家蚕铁蛋白Ferritin家族基因的鉴定及序列特征与表达谱分析

发布时间：2020-01-18 18:00

【摘要】：机体内的铁蛋白Ferritin能存储和释放铁离子,在调节细胞的铁离子平衡中发挥重要作用。采用生物信息学方法分析家蚕基因组中Ferritin基因家族成员Bm Fer1、Bm Fer2、Bm Fer3和Bm Fer4的序列特征,并通过转录组芯片数据和实时定量PCR分析其时空表达谱,为研究蚕体内的铁元素代谢机制提供基础数据。Bm Fer1、Bm Fer2、Bm Fer3具有Ferritin蛋白家族典型的5个α螺旋结构,但铁离子结合位点的种类和数量相对较少。Bm Fer1和Bm Fer3为线粒体铁蛋白,具有O糖基化位点;Bm Fer2和Bm Fer4为细胞质铁蛋白,具有N糖基化位点。Bm Fer1、Bm Fer4为重链型铁蛋白,具有典型的亚铁氧化酶活性中心,在系统进化上与代表物种的重链型铁蛋白聚为一支;而Bm Fer2为轻链型铁蛋白,无亚铁氧化酶活性中心,聚类于轻链型分支。转录组芯片数据表明,家蚕5龄幼虫中肠中Bm Fer1、Bm Fer2的表达量明显高于其他各组织,而且在头部、脂肪体、血细胞、马氏管中的表达量是Bm Fer1的平均值高于Bm Fer2。在家蚕幼虫5龄4 d至蛾期的发育过程中,Bm Fer1和Bm Fer2的表达量均明显上调,尤以上蔟后期发育至蛾期的上调最为明显。实时定量PCR分析显示,Bm Fer1和Bm Fer2在家蚕5龄幼虫丝腺组织的表达量明显高于其他组织。Western blotting分析发现Bm Fer2在家蚕胚胎细胞中有表达,并在催青后的蚕卵中上调表达,推测Bm Fer2基因在家蚕早期胚胎发育中已开始转录、表达行使其功能。
【图文】：

编码序列,系统进化树,家蚕,转录水平

408蚕业科学2017;43(3)分支上的数字表示1000次重复自举检验值。Thenumberattreenoderepresentsbootstrapvaluefrom1000replicates．图2用NJ法构建的家蚕Ferritin蛋白的系统进化树Fig.2AnNJphylogenetictreeconstructedusingFerritinproteinsfromBombyxmoriandotherspecies2.4家蚕Ferritin蛋白基因在蚕体不同组织和发育时期的转录特征本研究中，BmFer1和BmFer3的编码序列在基因组中为重复基因，仅有编码C端最后一个氨基酸的差异。在表达探针搜索过程中，BmFer1和BmFer3实为同一个探针。转录组芯片数据分析结果显示(图3)，BmFer1、BmFer2、BmFer3基因mＲNA无论在雄蚕还是雌蚕的生殖腺(精巢或卵巢)、头部、体壁、脂肪体、中肠、血细胞、马氏管、丝腺组织中均有转录，尤其在中肠组织中的转录水平最高，而在丝腺组织中的转录水平最低;相较而言，BmFer1、BmFer2、BmFer3基因mＲNA在精巢组织中的转录水平明显高于卵巢，而在雄蚕头部、体壁、脂肪体、前/中部丝腺中的转录水平则低于雌蚕。进一步对BmFer1和BmFer2基因mＲNA在5龄雄蚕头部、丝腺、精巢、脂肪体、体壁、血细胞中的转录水平进行定量PCＲ分析，发现BmFer1和BmFer2基因的组织表达谱相似，均是在丝腺组织中的转录水平最高(图4)。转录组芯片数据分析结果显示(图5)，BmFer1、BmFer2、BmFer3基因mＲNA除了在家蚕5龄幼虫组织之间的转录水平存在差异之外，在5龄4d至蛾期发育过程中的不同阶段的转录水平也存在差异。家蚕幼虫在5龄后期和上蔟营茧后期阶段，BmFer1、BmFer2、BmFer3基因mＲNA转录水平呈上升趋势，且BmFer1和BmFer3的转录水平明显高于BmFer2。另在雌蚕和雄蚕间也存在差异。就BmFer1和BmFer3而言，在5龄4～6d其转录水平雄蚕高于雌蚕，而在幼虫继续发育至上蔟第3天，其

柱状图,分析家,蛋白基因,基因芯片

第3期游小林等:家蚕铁蛋白Ferritin家族基因的鉴定及序列特征与表达谱分析4091—精巢/卵巢，2—头部，3—体壁，4—脂肪体，5—中肠，6—血细胞，7—马氏管，8—前、中部丝腺，9—后部丝腺。1—Testis/ovary，2—Head，3—Integument，4—Fatbody，5—Midgut，6—Hemocyte，7—Malpighiantubule，8—Anteriorandmidsilkgland，9—Posteriorsilkgland．图3基因芯片分析家蚕Ferritin蛋白基因在5龄第3天幼虫不同组织的表达特征Fig.3MicroarrayanalysisonexpressionpatternsofFerritingenesindifferenttissuesofday3silkwormlarvaeofthe5thinstar1—头部，2—丝腺，3—精巢，4—脂肪体，5—体壁，6—血细胞。柱状图上不同小写字母表示差异达显著水平(P＜0.05)。1—Head，2—Silkgland，，3—Testis，4—Fatbody，5—Integument，6—Hemocyte．Differentsmalllettersindicatesignificantdifference(P＜0.05)．图4实时定量PCＲ分析家蚕Ferritin蛋白基因在5龄第3天幼虫不同组织的表达特征Fig.4qＲT-PCＲanalysisonexpressionpatternsofFerritingenesindifferenttissuesofday3silkwormlarvaeofthe5thinstar

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