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生物的生长发育需要对细胞周期进行精确协调的时空调控,而细胞周期蛋白(Cyclin)是细胞周期的推动力。细胞周期蛋白有多种,Cyclin B为其中一种,与催化亚基cdc2组成全酶复合物,即成熟促进因子(MPF),参与细胞分裂的多个事件的发生和进行。本文采用免疫组化方法和分子生物学技术,在拟穴青蟹的精巢中定位了Cyclin B蛋白,克隆了长毛明对虾和凡纳滨对虾卵巢Cyclin B基因,从而为甲壳类生殖调控机制的研究及水产养殖的发展提供基础资料。主要结果如下:
1.拟穴青蟹精巢Cyclin B蛋白的免疫组化定位。
运用组织学和免疫细胞化学的方法,确定了所选拟穴青蟹精巢的成熟程度,然后对拟穴青蟹精巢中的Cyclin B蛋白进行定位。在所选拟穴青蟹的精巢组织中,Cyclin B蛋白主要分布在精母细胞期,直至精子细胞仍然存在。Cyclin B蛋白在精母细胞中大量表达,在精子细胞少量,出现阳性的精母细胞的染色质有的浓缩成团,反之则成染色质丝,其中浓缩成团的精母细胞的阳性结果更为明显。上述结果表明:在拟穴青蟹精子发生过程中,Cyclin B表达和蛋白定位具有发育阶段依赖性的特征。阴性对照组未出现阳性信号。
2.长毛明对虾和凡纳滨对虾Cyclin B基因的克隆和分析。
运用分子生物学技术,分别研究长毛明对虾和凡纳滨对虾卵巢Cyclin B基因,结果如下:
①分别克隆长毛明对虾和凡纳滨对虾卵巢Cyclin B基因
在NCBI上查找已报道的Cyclin B基因序列,通过对已知物种的CyclinB序列比对,包括埃及伊蚊(Aedes aegypti,GeneBank登录号:XM_001660578)、丽蝇蛹集金小蜂(Nasonia vitripennis,GeneBank登录号:XM_001605776)、日本囊对虾(Marsupenaeus japonicus,GeneBank登录号:AY769095)、水蚤(Daphniapulex,Joint Genome Institute,JGI),设计一对简并引物BFP和BRP,扩增出了长毛明对虾和凡纳滨对虾Cyclin B基因的片段。根据己得到序列片段设计引物,利用cDNA末端快速扩增和基因克隆等分子生物学技术,分别克隆出长毛明对虾和凡纳滨对虾Cyclin B基因的全长cDNA序列,推导出其氨基酸序列,并提交给GeneBank。
长毛明对虾Cyclin B基因序列全长为1927bp,含有一个完整的开放阅读框,长1428bp,编码的成熟肽有475个氨基酸组成,分子量的理论值为54763.7Da,等电点为6.19,推测该成熟肽有6个可能的氨基酸磷酸化位点,不具信号肽。分析该蛋白可能定位于细胞核内。
凡纳滨对虾Cyclin B基因序列全长为2326bp,含有一个完整的开放阅读框,长1803bp,编码的成熟肽有600个氨基酸组成,分子量的理论值为69688.0Da,等电点为6.32,推测该成熟肽有9个可能的氨基酸磷酸化位点,不具信号肽。分析该蛋白可能定位于细胞核内。
②长毛明对虾和凡纳滨对虾Cyclin B基因同源性分析。
推测长毛明对虾演绎的Cyclin B蛋白有两个拷贝的氨基酸保守区,分别位于248—333和341—427位氨基酸之间,属于细胞周期蛋白超家族(Cyclin Super—family),是细胞周期蛋白盒(Cyclin box)的折叠区域。每个拷贝里面都有两个结合位点,第一个结合位点包括9个氨基酸位点,第二个结合位点包括6个氨基酸位点,为与CDK、DNA结合提供识别位点和折叠区域,在细胞周期和翻译过程中起调节作用。长毛明对虾的Cyclin B基因与日本囊对虾(Marsupenaeusjaponicus)的同源性高达93%,而与中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)、帽贝(Patellavulgata)、斑纹蚌(Dreissena polymorpha)、大西洋浪蛤(Spisula solidissima)、水螅(Hydra viridis)分别有71%、61%、60%、59%、57%的同源性。
推测凡纳滨对虾演绎的Cyclin B蛋白有一个拷贝的氨基酸保守区,该氨基酸保守区位于367—458位的氨基酸,属于细胞周期蛋白超家族,氨基酸保守区里包含两个结合位点,第一个结合位点包括2个氨基酸位点,第二个结合位点包括5个氨基酸位点,为与CDK、DNA结合提供识别位点和折叠区域,在细胞周期和翻译过程中起调节作用。凡纳滨对虾的Cyclin B基因与其它特种的Cyclin B具有不同序列一致性。与日本囊对虾的同源性达91%,而与中华绒螯蟹、帽贝、斑纹蚌、大西洋浪蛤、水螅、绿海胆的同源性分别为71%、62%、61%、59%、57%、48%。
③Cyclin B基因系统发育分析。
系统发育分析表明,克隆的长毛明对虾和凡纳滨对虾的Cyclin B基因序列与其它物种的Cyclin B基因归为同一类群,且在近缘物种间有较高的保守性,如日本囊对虾和中华绒螯蟹。