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细胞凋亡(Apoptisis)，是生物体在生长、分化、发育和病理变化中通过基因编码的一个细胞主动自杀的过程。Caspase（Cysteine aspartic acid specific protease）又称为半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶，在细胞凋亡、分化、增殖、坏死和炎症反应过程中起到了重要的作用。本文根据仿刺参(Apostichopus japonicus)凋亡相关的caspase基因部分序列，通过RACE扩增获得了该基因的全长cDNA序列，命名为Ajcasp1(GeneBankNo.:KC972624)。生物信息学分析发现：Ajcasp1基因全长为2100bp，包括一个1137bp编码378个氨基酸的开放阅读框，序列两端为181bp的5’UTR和782bp的3’UTR。序列分析显示，该基因编码的蛋白包括caspase家族的经典结构域N端前肽(CARDcaspase-recruitment domain结构域)，P20大亚基和P10小亚基，五肽保守序列,并存在多个激活位点，化学结合位点，蛋白裂解位点，多肽结合位点和一个组氨酸激活位点等。结构域分析发现，该基因编码一个包含90个氨基酸的N端前体结构域，在分类中应属于启动凋亡的Caspase。三维结构模型预测显示，AjCASP1具有该家族典型的由α螺旋和β片层所形成的桶状结构，与紫海胆CASP-2-like在结构上具有高度的相似性，结构域预测显示，其前体结构为CARD-CASP2，因此初步将该基因判定为该家族中的caspase-2基因，但该基因与人类CASP2的三维结构差异较大，可能是由于棘皮动物与脊椎动物亲缘关系较远造成的。因此，为进一步研究亚细胞定位及其在信号通路中发挥的作用机制，提供了理论依据。仿刺参Ajcasp1基因编码蛋白的理论相对分子量约为43kDa，理论等电点为5.82。将仿刺参Ajcasp1氨基酸部分序列连接至pGS-21a表达载体中，成功构建pGS21a-Ajc-asp1原核表达质粒，并将该质粒转化大肠杆菌Rosetta(DE3)中。经过IPTG诱导、镍层析亲和纯化，获得了大量包含GST和组氨酸双标签的融合蛋白。经SDS-PAGE和Westernblot分析，确认获得了相对分子量约为60kDa的可溶性重组蛋白，并成功制备了具有较高效价的多克隆抗体。为了研究仿刺参AjCASP1蛋白的功能，利用western blot进行了组织分布及LPS刺激后Ajcasp1基因mRNA的表达变化情况分析。结果发现：该蛋白在仿刺参各组织中均有分布，说明该蛋白在组织中分布广泛并与其复杂多样的结构相关；该基因mRNA的表达变化水平出现先下调后上升最终趋于平稳的趋势，即在经历小幅度的波动后，恢复初始状态，说明LPS作为病原分子模式，参与到了仿刺参的抗菌感染和天然免疫反应中。本研究通过对棘皮动物caspase基因的克隆，初步分析了该基因的序列特征及其与细胞凋亡机制之间的相关性，为进一步深入研究仿刺参的凋亡机制，以及其在个体发育、形态学发生及LPS刺激后的免疫反应提供了理论参考。