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天蚕葛老素(Gloverins)抗微生物肽是一类分子量较大,富含甘氨酸的肽类(Glycine-rich Peptides),对革兰氏阴性菌具有较强的抑制作用。2003年家蚕(Bomboxymori)基因组全测序和框图绘制完成后,采用生物信息学方法对家蚕基因组进行注释,共发现了35条拟抗微生物肽基因序列,其中有7条为Gloverins同系物基因家族成员。
本论文研究在韩冬(2006)对6条家蚕Gloverins同系物基因完成克隆表达的基础上,希望扩大其抗菌活性差异的功能鉴定和采用实时定量RT-PCR方法(Real-TimeQuantitative RT-PCR)研究它们的免疫诱导表达差异,以初步揭示家蚕Gloverins同系物基因的免疫诱导模式。
首先对韩冬(2006)构建转化的6个家蚕Gloverin同系物基因的高效克隆表达菌株pET-21d-BmglvB(A2、A3、A5、A6、glov-f)/E.coli Rosetta(DE3)菌株,参照其诱导表达和分离纯化技术,进行IPTG的大量诱导表达,随后通过Ni-NTA亲和层析分离目的蛋白,经过一系列的复性、脱盐等处理后,采用平板抑菌法和最小抑菌浓度(MIC)法分别测定了它们对6种和10种受试菌的抗菌活性和抗菌谱差异。其次通过3种受试菌免疫注射化蛹第二天的家蚕蛹,采用实时定量RT-PCR的方法分析了BmglvB(Bmb027709)、BmglvA2(Bmb029116)/A3 Bmb031966、BmglvA5(Bmb006180)、BmglvA6(Bnlb012754)基因在脂肪体内的诱导表达活性差异。
最后结合上述两方面的实验结果,初步探讨了家蚕Gloverin同系物基因的抗菌活性差异与诱导表达的免疫调控特征。主要获得以下结果:
(1) 克隆表达纯化后的Glovefin同系物蛋白BmglvB、BmglvA2、BmglvA3、BmglvA5、BmglvA6对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、黑胸败血杆菌(Bacillus bomkysepticus)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis (Ehrenbeng)Coin)等3种革兰氏阳性菌均无抑制作用;对大肠杆菌K<,12>D<,31>(Escherichia coliK<,12>D<,31>)、绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)、灵菌(Serrati maicesceis Bizic)、苏云金芽孢杆菌M<,3>(Bacillus thuringiensis Berline)、黑腐病菌(Xanthomonspv.Campestris(Pammel.)Dowson)、青枯菌(Ralstonia solanacerum)、杀螟杆菌(Bacillus thuringiensis Berline的亚种)等10种革兰氏阴性菌有明显的抑菌作用。这与文献报道的Gloverin只对革兰氏阴性菌有抑制作用相一致。
(2) Gloverin同系物蛋白在平板抑菌法测定中对革兰氏阴性菌的抗菌活性差异为:BmglvA2和BmglvA3相对最强, BmglvB其次,BmglvA5和BmglvA6相对较弱。在最小抑菌浓度 (MIC)法测定中的抗菌活性差异为:BmglvA2≈BmglvA3≈BmglvB>:BmglvA5≈BmglvA6,两种测定结果基本吻合。
(3) 家蚕6条Gloverin同系物分子中甘氨酸(Gly)含量基本相似,在16.88%~17.53%之间,其中BmglvA2和BmglvA3同为17.11%,BmglvB与BmglVA5同为16.88%、BmglvA6的含量最高为17.53%。对比它们的抗菌活性差异,提示在家蚕Gloverin分子中,高含量的Gly可能将影响其α-螺旋的稳定性,从而减弱抗菌活性;但是低含量的Gly并不是抑菌活性所必需的。
(4) Glm-f不是家蚕Gloverin族同系物基因成员,表达的Glov-f蛋白也没有抗微生物肽的功能。
(5) 家蚕Gloverin同系物基因具有较弱的基础转录活性,实时定量RT-PCR检测结果表明,用大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、巴斯德毕赤酵母 (Pichia pastoris)免疫诱导后可显著加强家蚕Gloverin同系物基因的转录活性,其中BmglvA6和BmglvA2/A3的诱导转录活性较强,BmglvA5其次,BmglvB相对最低。分析原因可能与这些同系物基因上游的一个顺式调控元件GATA位点有关。
(6) 3种诱导源对家蚕Gloverin同系物基因的诱导表达时期也有明显差异,表现为金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等细菌诱导源对Gloverins同系物基因的诱导转录高峰在诱导后6~8h,而真菌诱导源巴斯德毕赤酵母对Glovefins同系物基因的诱导转录高峰在诱导后48h,提示细菌和毕赤酵母可能分别采用不同的信号传导途径诱导家蚕体内Gloverin同系物基因的表达。