中华蜜蜂气味结合蛋白基因AcerOBP14的克隆及时空表达

摘要：

[目的]克隆获得中华蜜蜂(Apis cerana cerana)Acer0BP14基因序列,并对其蛋白结构进行预测,分析其在不同组织和发育阶段的时空表达差异,为该基因的功能研究提供参考.[方法]以中华蜜蜂全组织cDNA为模板利用RT-PCR技术扩增和克隆获得AcerOBP14 cDNA全长序列,并提交至GenBank数据库;利用多种生物信息学软件预测分析其编码蛋白的理化特性和结构特征;采用MEGA5.2软件中的邻位相连法(neighbor-joining,NJ)构建AcerOBP14及其同源膜翅目昆虫OBPs的系统发育树;通过实时荧光定量PCR技术分析AcerOBP14在1、5、1 0、1 5、20、25和30日龄中华蜜蜂不同组织(触角、头、胸、腹、足和翅)中mRNA的表达情况.[结果]克隆获得了中华蜜蜂气味结合蛋白基因AcerOBP14的cDNA序列(GenBank登录号为KT24648).AcerOBP14的开放阅读框(ORF)长度为408 bp,编码1 35个氨基酸,预测其蛋白分子量为15.08 kD,理论等电点为5.44,有信号肽,无跨膜结构,且第18-127位氨基酸之间存在一个昆虫气味结合蛋白家族PBP-GOBP superfamily保守结构域;存在多个比较明显的疏水区域,可能是脂溶性气味分子的结合位点;含有4个保守的半胱氨酸位点,属于Minus-C OBP亚家族.亚细胞定位分析表明,AcerOBP14属于分泌型蛋白,主要集中在内质网-高尔基体-质膜分泌途径上.AcerOBP14蛋白具有7个α螺旋,a1-α6属于典型OBPs核心螺旋,a7位于C端且暴露在蛋白表面.氨基酸同源序列比对结果显示,AcerOBP14与西方蜜蜂AmelOBP14的氨基酸序列一致性最高,达到86％;其次是大蜜蜂AdorGOBP56a-like,一致性为55％.系统进化树分析表明,同为蜜蜂属的中华蜜蜂AcerOBP14、西方蜜蜂AmelOBP14、大蜜蜂AdorGOBP56a-like、中华蜜蜂AcerOBP21和小蜜蜂AfloGOBP56d-like聚为一个分支,切叶蜂属的苜蓿切叶蜂MrotGOBP56a-like、侧沟茧蜂属的毁侧沟茧蜂MdemGOBP83a-1ike、壁蜂属的角额壁蜂OcorOBP3和熊蜂属的BterGOBP56d-like和BimpGOBP56d-like聚为另一大分支.荧光定量PCR结果显示,AcerOBP14在成蜂不同发育期的触角、头、胸、腹、足和翅中均有表达,其表达程度有差异.1日龄工蜂的胸部表达量最高,触角次之,且两者均极显著高于头、腹、足和翅(P＜0.01);其他日龄工蜂触角表达量均极显著高于其他组织(P＜ 0.01),其中20日龄工蜂的触角表达量最高.从各组织在不同发育阶段的表达量来看,触角的表达量在1日龄最低,极显著地低于其他日龄(P＜ 0.01);5、10日龄逐渐增加,1 5日龄突然下降,2 0日龄达到最高,极显著高于其他日龄(P＜0.01);之后又呈逐渐下降趋势.头、胸、腹、足和翅膀表达量总体上随日龄增加而呈下降趋势,5日龄之后大幅下降,之后趋于平稳且呈低丰度表达.[结论]AcerOBP14属于Minus-C OBP亚家族,具有PBP-GOBP家族的典型结构;组织表达谱结果暗示,AcerOBP14属普通气味结合蛋白GOBP,在中华蜜蜂中除嗅觉识别之外还参与其他生理功能.

关键词：中华蜜蜂、Acer0BP14、基因克隆、生物信息学、时空表达

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资助基金：国家自然科学基金31272513,31502021、国家现代农业蜂产业技术体系建设专项资金cars-45-syz10

在线出版日期：2016-12-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：3852-3862