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ESCRT(endosomal sorting complex required for transport)蛋白质复合物广泛存在于真核生物中,在进化上也是比较保守的,参与胞质分裂、病毒出芽、自噬、质膜损伤的修复、核膜重整、信号转导调控等多种重要生命活动,与癌症、神经退行性疾病也有密切关系。ESCRT复合物系统中的一个重要蛋白是ATP酶Vps4,常与其正调控因子Vta1一起,在ESCRT完成功能后负责解离这些复合物以重复利用。目前研究主要在哺乳动物和酵母细胞中进行,在家蚕等昆虫中的研究还比较少。本论文以Vps4和Vta1在家蚕中的同源基因及编码蛋白为研究对象,进行了初步的研究,主要结果如下: 1.用生物信息学方法,分析家蚕基因组信息,确认了BmVps4、BmVta1的编码基因(SGD中登录号分别为BGIBMGA006243、BGIBMGA004694)。BmVps4、BmVta1分别编码438、311个氨基酸,蛋白相对分子量分别为49 kDa、34 kDa。BmVps4、BmVta1基因分别位于家蚕第6号和22号染色体上。BmVps4蛋白具有保守的MIT结构域、AAA结构域、β片层以及C端螺旋。BmVta1蛋白具有保守的MIT结构域以及VSL结构域。通过序列比对和进化树分析,发现BmVps4和BmVta1在进化上也是高度保守的。 2.采用PCR法克隆了BmVps4和BmVta1基因,构建大肠杆菌表达载体pET-30a(+)-BmVps4和pET-30a(+)-BmVta1,在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达了BmVps4和BmVta1的重组蛋白。 3.用重组蛋白作为抗原免疫小鼠,获得了分别抗BmVps4和BmVta1的多克隆抗血清,能够特异性的检测在大肠杆菌中表达的相应重组蛋白及家蚕内源蛋白,可以用来分析这两个蛋白在家蚕不同发育阶段及组织器官中的表达情况。 4.采用EGFP融合表达的方法,构建基于昆虫表达载体pIB/V5-His的重组表达质粒pIB-BmVps4-egfp、pIB-egfp-BmVta1,转染家蚕BmN细胞,用荧光显微镜观察发现这2个重组蛋白均主要定位于细胞质中。 5.应用荧光定量PCR、RT-PCR及Western blot分析BmVps4和BmVta1在家蚕不同发育阶段及不同组织器官中的基因转录和蛋白表达水平的变化。二者的基因在家蚕整个生活周期中均有转录,且在胚胎发育和变态发育期达到最高水平;BmVps4在受精卵中转录水平最高,是其在1龄幼虫中表达量的4倍;BmVta1在蚕蛾中转录水平最高,是其在1龄幼虫时的2倍。这两种蛋白在家蚕生长发育过程中都有表达,特别在家蚕变态发育和胚胎发育阶段有明显的上调。因此,这两个基因及其编码蛋白可能在家蚕发育中发挥重要作用。另一方面,这两个基因具有一定的组织器官表达特异性,在马氏管、卵巢、精巢、神经节、头、脂肪体、中肠、丝腺、血淋巴中均有基因的转录,但在头和血淋巴中基因转录水平达到最高。虽然Western blot结果进一步证实了这两个蛋白在多种组织器官中的广泛存在,但是二者都在卵巢和精巢中表达量高,在头部中表达量却很少,在血淋巴中也没有检测到蛋白表达的信号,对这个现象我们正在优化实验条件进行进一步的研究中。 6.采用RNAi技术探究BmVps4在家蚕变态发育阶段的作用。将人工合成的siRNA片段注射进入家蚕5龄第5天幼虫体内,能够明显降低BmVps4的mRNA水平,并显著的迟滞了变态发育的进程。RNA干扰3天后,BmVps4基因的表达量下降了61%,相对于注射si-egfp的阴性对照组家蚕也下降了54%;家蚕体重增长率仅有未注射组家蚕的56%,相当于注射si-egfp家蚕组的60%;化蛹时间也明显延长,比未注射组延长50分钟,比注射si-egfp的阴性对照组延长了40分钟。RNAi处理13天后,蚕蛹的体重和体长均低于对照组家蚕,而且蚕茧明显变小,茧丝较少。RNAi导致蚕蛾翅膀短小、伸展不开的比例明显升高,高达30%,是未注射组的3倍,是注射si-egfp组的2倍。这些结果说明BmVps4在家蚕的变态发育过程中的确发挥了重要的作用。 7.用家蚕核型多角体病毒BmNPV感染家蚕 BmN细胞,采用荧光定量PCR探索了BmVps4和BmVta1的基因转录变化情况。实时荧光定量PCR结果发现, BmVps4的基因转录在病毒侵染后50、60、90分钟阶段有明显的上调,但在50、60分钟的上调程度要高于在90分钟的上调程度;BmVta1则在20、60、90分钟阶段有明显上调,但在90分钟的上调程度要高于前2个时间点。这些发现表明, BmVps4和BmVta1与BmNPV的感染进程有关系,二者的作用既有密切联系,也有一些差异。