微孢子虫感染家蚕相关基因的研究

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微孢子虫是一类广泛分布于自然界而又极其古老的专性细胞内寄生原虫,能感染从无脊椎动物到脊椎动物几乎所有的动物,是人类以及家蚕(Bombyx mori)、蜜蜂(Apis mellifera)等许多经济昆虫的重要病原。感染家蚕的微孢子虫除微粒子属(Nosema)之外,还有内网虫属(Endoreticulatus)微孢子虫等。感染家蚕的内网虫属样微孢子虫(Endoreticulatus-like Microsporidium),是蚕种生产中不时有所发现的一种小型微孢子虫,除寄生于家蚕外,还可以感染桑尺蠖(Phthonandria atrilineata)、棉铃虫(HHelicoverpa armigera)和斜纹夜蛾(Prodenia litura)等多种鳞翅目昆虫,对蚕种生产中微粒子病检验常造成一定的干扰。感染家蚕的不同种(Species)的微孢子虫,所寄生的宿主和所处的细胞内环境都不一样,可以推测不同种的微孢子虫对家蚕的感染机制不同。获得确定的不同种微孢子虫,通过比较研究是一种良好的途经。本研究直接以纯化的内网虫属微孢子虫嵊州株(Endoreticulatus sp.Shengzhou)的孢子悬浮液(109个/mL)为模板,克隆了其核糖体RNA基因,通过与其他微孢子虫的比较研究,确定了其分类定位。该株微孢子虫核糖体RNA的LSUrRNA、SSUrRNA,ITS和IGS序列长分别为1757bp、1254bp、499bp和419bp,拼接后获得核糖体基因全序列长4431bp,GC含量为43.35%,序列已登录GenBank,序列号为JN792450。内网虫属微孢子虫嵊州株核糖体RNA全基因排列顺序为LSU-ITS-SSU-IGS-5S,从核糖体RNA基因水平研究了其进化定位,进一步确定了内网虫属微孢子虫嵊州株归类为内网虫属,为蚕种生产中微粒子病的检验提供了一定理论依据。尽管不同种的微孢子虫对家蚕的感染机制不同,但感染率的高低会受孢子发芽率的影响。诸多研究表明家蚕微孢子虫的孢壁蛋白在孢子发芽以及侵染宿主过程中发挥重要作用,目前已鉴定出了SWP25和SWP30两种内壁蛋白,以及SWP5、SWP26和SWP32三种外壁蛋白。本研究通过基因克隆、蛋白表达、SDS-PAGE分析、抗体制备、间接免疫荧光抗体实验以及免疫电镜定位分析,鉴定了家蚕微孢子虫的一种新的孢壁蛋白SWP12,预测蛋白质分子质量和等电点分别为25.56kDa和6.69,定位分析表明该蛋白是一种孢子内壁蛋白,该蛋白的多克隆抗体未能明显抑制微孢子虫对宿主细胞的粘附。该蛋白的一些分子特征有助于我们进一步理解微孢子虫与宿主的互作关系。微孢子虫对家蚕的感染不仅与其自身的孢壁蛋白相关,也会引起宿主细胞基因的差异表达变化,微孢子虫诱导家蚕的基因差异表达往往和家蚕免疫相关基因的启动有关,但有关家蚕微孢子虫侵染的BmN细胞基因差异表达研究鲜有报道。本研究采用GeneFishing技术,通过对BmN细胞接种家蚕微孢子虫,以正常BmN细胞作对照,研究了家蚕在微孢子虫胁迫下相关基因的差异表达,从基因组水平上鉴别了10个受家蚕微孢子虫诱导或抑制表达基因。对差异表达的转录衍生片段(Transcript derived fragments,TDFs)序列进行基因克隆测序,经Blast分析发现这些差异表达基因的功能涉及如下几个方面:1)蛋白质合成;2)细胞信号转导;3)线粒体呼吸链电子传递与能量代谢;4)细胞免疫;5)未知功能蛋白。家蚕微孢子虫感染BmN细胞的差异表达Akirin基因是新近发现于果蝇中的天然免疫系统新成员,它在果蝇免疫缺陷(Immune deficiency,Imd)通路中发挥重要作用。本研究经RT-PCR克隆测序确定其cDNA序列的ORF框含588bp,编码195个氨基酸残基,预测分子量和等电点分别为21.77kDa和8.97,属于碱性蛋白质,没有信号肽位点。Sikmap软件分析表明Akirin基因位于家蚕第22对染色体上,微点阵表达分析表明该基因在家蚕幼虫的卵巢、精巢、脂肪体和中肠等各种组织均表达,经基因克隆和原核表达获得了融合表达蛋白。这些为进一步研究Akirin基因在家蚕中的免疫作用奠定了基础。
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