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卤虫是一种小型甲壳类动物,生活于高盐等极其恶劣的环境中,对高盐、强紫外辐射、低氧以及特殊温度等环境胁迫有极强的抵抗能力。卤虫也是水产养殖中十分重要的一种饵料来源之一,同时在环境保护和监测、制盐业等方面也具有十分重要的作用。因此,近年来卤虫被作为一种模式动物而广泛研究,其研究涉及到卤虫的生物学、生理、生化、遗传、细胞学、孵化和养殖等多方面。与其它模式动物相比,在卤虫基因及基因组方面的研究相对较少。Artemin属于铁蛋白超级家族成员,被认为是一种胁迫蛋白,与卤虫的胁迫反应有关,但对这种蛋白质的研究甚少。本研究通过构建卤虫二期幼虫的cDNA文库,对cDNA克隆进行了部分测序,初步建立卤虫的表达序列标签(expressed sequence tags,ESTs)数据库,为卤虫的分子生物学研究提供了强有力的信息资源,填补了卤虫基因和基因组研究方面的空白。同时,首次克隆卤虫的铁蛋白和artemin的cDNA,并对其分子特性和表达的阶段性调控作了深入的研究,为进一步研究铁蛋白和artemin的功能,以及卤虫的滞育、抗逆机理提供了重要依据。 主要研究结果如下: 1.EST数据库的建立 构建了卤虫二期幼虫的cDNA文库,对672个cDNA进行了5’-部分、单向测序,获得609个cDNA序列。 (1) 序列同源性搜索结果显示,有350个克隆和GenBank中的已知功能的序列具有很高的同源性(E值<-8);74个线粒体16S核糖体RNA、2个18S和2个28S核糖体RNA;20个则与未知功能的开放阅读框具有较高的相似性,161个序列则没有任何相似的序列,可能是以前没有鉴定的EST。350个已知功能的EST分别属于219个不同的基因,其中14个是卤虫已经鉴定的基因,205个是首次发现的基因。 (2) 448个具有同源性的序列,根据丰度可以分为四个不同的水平:第一个水平的是高丰度的线粒体16S rRNA;第二个水平的是中等丰度(>10),包括Cytb和Cytc氧化酶Ⅰ;第三个水平的是低丰度(2~8),共有63个不同的基因;第四个水平的是只有一个拷贝的EST。 (3) 按照其编码的蛋白质的功能,可以将所获得的EST分成8类:细胞分裂、细胞结构和运动、代谢、信号传导、细胞防御、蛋白质与基因表达、其它以及未知功能的假定蛋白质。 (4) 对228个编码已知功能的蛋白质或假定蛋白质部分序列的EST中41,048密码子的使用频率和GC含量进行统计分析,并与Homo sapiens、Drosophlia melanogaster两个种进行了比较,发现卤虫与后两者之间的密码子偏爱性、GC——一含量,特别是密码子中第三个碱基的GC含量均存在较大差异。 2.铁蛋白和artemin的cDNA的克隆和分子特性 首次克隆了铁蛋臼和atemin的 cDNA,并对全长进行测序。 (l)Aftemin(接受号:AY062896)的 CDNA由 2,072 hP组成,其中包括-个25 hP的 5-UTR、690 hi。的编码区、1,357 hP的3-UTR和POly(A)尾巴。在CDNA的3-UTR存在两个多聚腺昔酸化信号“AATAAA”分别位于fitl,087-l,092和fltZ,0354040两个不同的位置;而与mRNA分子的加工和多聚腺昔酸化所必需的由 18 hP组成的保守的 GT盒位于fit 885-902;此外还有两个与 mRNA分子的稳定性调节有关的序列“ATTTA”序列和四个变异序列“ATTTTA”。在artemin的3刀TR,AT含量非常高,其碱基组成分别为28.4oA,37.loT,17.2oG,17.30C。推导的氨基酸序列含有230个氨基酸残基,分子量为25,976道尔顿。 铁蛋白(接受号:AY062897)的 CDNA由 74 hp的 5-UTR、sl3 hp的 ORF和 138 hP的 3-UTR组成;一个多聚腺昔酸化信号“ANI:WM”位于fit 687-692;全长以及 3-UTR的碱基组成分别为 31.2OA,28.7OT,19.2oC,20.9OG和 15.4oA,479%T,ZI.3%C,15.4%q 推导的氨基酸序列含有 171个氨基酸残基。 ()将 artemin、卤虫铁蛋白以及其它生物的铁蛋白序列进行比较,发现artemin与铁蛋白的H亚基具有较为明显而有限的相似性,蛋臼质结构预测显示它们具有类似的二级和三级结构,表明artemin属于铁蛋白超级家族成员。 (3)系统比较分析表明,所选择的不同动物的铁蛋白可分成三个亚族:脊椎动物的铁蛋白H,脊椎动物的铁蛋臼L以及鱼类、两栖类的铁蛋臼H,无脊椎动物的铁蛋白,包括卤虫的铁蛋白和artemin,并且卤虫的铁蛋白和artemin与果蝇的铁蛋白有着最近的亲缘关系。 ()Northern分析结果表明,artemin具有两个不同的转录本,一个为 2.Ikb左右,另一个为 3.7 kb。前者的长度与克隆的 CDNA相同,后者其中 3.7 kb的转录本有可能是尚未成熟的mRNA分子。Artemin的表达呈现出随时间递减的趋势,至 16 hr基本停止。铁蛋臼只有一个 0.8 kb的转录本,其表达则在早期发育阶段略高,然后随发育进程不断下降,但在 16 hr还可检测到。 ()PCR结果显示在 artemin基因中不存在内元。 3.基因组步行法扩增art。,min上游调控序列 利用TD-PCR扩增出一个长度为 750 hp的上游调控序列片段,由于序列中含有 POly(G人未能得到全长的测序结果,只得到两个长度分别为 209 hP’ 210 h