两种库蚊细胞凋亡抑制蛋白(IAP)基因及其拮抗因子(Mx)基因的克隆和功能分析

来源 :华中师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:akajewelz
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细胞凋亡是生物体在涉及发育、维持组织内环境稳定、DNA损伤反应、病理学的过程包括癌症、局部缺血、神经性疾病以及抵御病毒等病原体的感染诸多方面起着关键作用的一个过程。各项研究已经证明IAP拮抗因子-IAP-半胱氨酸蛋白酶途径是蚊虫细胞凋亡重要的信号通路之一。蚊虫在全球范围内分布广泛,是多种流行性疾病的传播媒介,例如疟疾、黄热病、登革热、各种脑炎等。对于蚊虫细胞凋亡通路的报道多集中在病毒感染引起的细胞凋亡以及传染病等方面,而IAP拮抗因子空间结构以及其与LAP之间相互作用的影响研究还不多见,尤其是三带喙库蚊(Culex tritaeriorhynchus)的IAP拮抗因子和LAP分子生物学方面的研究尚未见报道。蚊虫的细胞凋亡调控因子的研究将为蚊虫生物防治提供新的思路,在努力建设资源节约型和环境友好型社会的今天具有极大的潜在应用前景。   本研究运用生物信息学与分子生物学相结合的方法分别从三带喙库蚊和致倦库蚊中克隆出iap基因以及iap基因的拮抗基因mx基因。我们从三带喙库蚊中克隆得到Ctiap基因,Ctiap全长为1230bp,从致倦库蚊中克隆得到两个iap基因-Cqiap1和Cqiap2,全长分别为1230bp和1518bp,预测的蛋白CtIAP和CqIAP1均包含有2个BIR结构域,1个RING指结构,全长编码409个氨基酸,CqIAP2包含有3个BIR结构域,1个RING指结构,全长编码505个氨基酸。从两种库蚊中克隆到的iap基因的拮抗基因mx基因-Ctmx及Cqmx全长均为312bp,编码103个氨基酸,CtMx和CqMx预测的蛋白序列均和已发表的致倦库蚊Mx蛋白序列(Gene ID:6034303)相似性很高,CtMx与其相似度为96%,有四个氨基酸不同,CqMx与其相似性为97%,有三个氨基酸的差异。这两种蚊虫基因组中的Mx蛋白均包含有一个不变的N-末端IBM基序,这和果蝇的Grim蛋白几乎是相同的,但IBM基序之外的序列比对显示基本没有同一性。   为了研究IAP及其拮抗因子的功能以及它们之间的相互作用,我们将我们克隆得到的IAP及其拮抗因子Mx转染到白纹伊蚊C6/36细胞中,用MTT法检测细胞存活率,结果表明本实验克隆的两个mx均能够导致明显的细胞死亡,和发表的埃及伊蚊mx基因功能吻合,本文研究的iap基因在转染后24小时内对细胞存活率无明显影响。同时将三带喙库蚊的mx和iap质粒分别以1:1,1:3,1:5和1:7的比例混合转染C6/36细胞,结果显示从1:1到1:3的比例转染,细胞存活率呈升高趋势,且以1:3,1:5和1:7的比例转染结果和与空载体的转染结果无显著性差异,说明IAP能够完全阻断Mx诱导的细胞凋亡。为了进一步研究Mx的生物活性机制,我们应用相关软件预测了Mx的三维结构,结果显示Mx全长除含有和果蝇IAP拮抗因子一样的N末端的7个氨基酸的保守区域(IBM)外,还含有3个α螺旋。我们分别将不包含α螺旋、包含一个α螺旋、包含两个α螺旋的Ctmx片段克隆出来,将相关基因以及包含不同α螺旋数目的片段转染进白纹伊蚊C6/36细胞,结果表明包含有一个α螺旋和包含有两个α螺旋以及包含有三个α螺旋的Ctmx在转染中细胞死亡率无明显差异,而去掉前面IBM后转染到细胞中,细胞死亡率显著降低,说明Ctmx的促使细胞凋亡的功能主要依赖于其IBM基序。   本研究从蚊虫细胞凋亡IAP调控路径入手,克隆了三带喙库蚊iap和mx基因并确证了其生物活性,重点研究了Mx空间结构与活性的关系。不仅丰富了蚊虫细胞凋亡机理的研究,而且为生物杀虫剂研发和新杀蚊剂的创制提供了潜在的新靶标。
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