【摘要】：機(jī)體內(nèi)的鐵蛋白Ferritin能存儲(chǔ)和釋放鐵離子,在調(diào)節(jié)細(xì)胞的鐵離子平衡中發(fā)揮重要作用。采用生物信息學(xué)方法分析家蠶基因組中Ferritin基因家族成員Bm Fer1、Bm Fer2、Bm Fer3和Bm Fer4的序列特征,并通過(guò)轉(zhuǎn)錄組芯片數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)定量PCR分析其時(shí)空表達(dá)譜,為研究蠶體內(nèi)的鐵元素代謝機(jī)制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。Bm Fer1、Bm Fer2、Bm Fer3具有Ferritin蛋白家族典型的5個(gè)α螺旋結(jié)構(gòu),但鐵離子結(jié)合位點(diǎn)的種類(lèi)和數(shù)量相對(duì)較少。Bm Fer1和Bm Fer3為線粒體鐵蛋白,具有O糖基化位點(diǎn);Bm Fer2和Bm Fer4為細(xì)胞質(zhì)鐵蛋白,具有N糖基化位點(diǎn)。Bm Fer1、Bm Fer4為重鏈型鐵蛋白,具有典型的亞鐵氧化酶活性中心,在系統(tǒng)進(jìn)化上與代表物種的重鏈型鐵蛋白聚為一支;而B(niǎo)m Fer2為輕鏈型鐵蛋白,無(wú)亞鐵氧化酶活性中心,聚類(lèi)于輕鏈型分支。轉(zhuǎn)錄組芯片數(shù)據(jù)表明,家蠶5齡幼蟲(chóng)中腸中Bm Fer1、Bm Fer2的表達(dá)量明顯高于其他各組織,而且在頭部、脂肪體、血細(xì)胞、馬氏管中的表達(dá)量是Bm Fer1的平均值高于Bm Fer2。在家蠶幼蟲(chóng)5齡4 d至蛾期的發(fā)育過(guò)程中,Bm Fer1和Bm Fer2的表達(dá)量均明顯上調(diào),尤以上蔟后期發(fā)育至蛾期的上調(diào)最為明顯。實(shí)時(shí)定量PCR分析顯示,Bm Fer1和Bm Fer2在家蠶5齡幼蟲(chóng)絲腺組織的表達(dá)量明顯高于其他組織。Western blotting分析發(fā)現(xiàn)Bm Fer2在家蠶胚胎細(xì)胞中有表達(dá),并在催青后的蠶卵中上調(diào)表達(dá),推測(cè)Bm Fer2基因在家蠶早期胚胎發(fā)育中已開(kāi)始轉(zhuǎn)錄、表達(dá)行使其功能。
【圖文】：

408蠶業(yè)科學(xué)2017;43(3)分支上的數(shù)字表示1000次重復(fù)自舉檢驗(yàn)值。Thenumberattreenoderepresentsbootstrapvaluefrom1000replicates．圖2用NJ法構(gòu)建的家蠶Ferritin蛋白的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)Fig.2AnNJphylogenetictreeconstructedusingFerritinproteinsfromBombyxmoriandotherspecies2.4家蠶Ferritin蛋白基因在蠶體不同組織和發(fā)育時(shí)期的轉(zhuǎn)錄特征本研究中，BmFer1和BmFer3的編碼序列在基因組中為重復(fù)基因，僅有編碼C端最后一個(gè)氨基酸的差異。在表達(dá)探針?biāo)阉鬟^(guò)程中，BmFer1和BmFer3實(shí)為同一個(gè)探針。轉(zhuǎn)錄組芯片數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示(圖3)，BmFer1、BmFer2、BmFer3基因mＲNA無(wú)論在雄蠶還是雌蠶的生殖腺(精巢或卵巢)、頭部、體壁、脂肪體、中腸、血細(xì)胞、馬氏管、絲腺組織中均有轉(zhuǎn)錄，尤其在中腸組織中的轉(zhuǎn)錄水平最高，而在絲腺組織中的轉(zhuǎn)錄水平最低;相較而言，BmFer1、BmFer2、BmFer3基因mＲNA在精巢組織中的轉(zhuǎn)錄水平明顯高于卵巢，而在雄蠶頭部、體壁、脂肪體、前/中部絲腺中的轉(zhuǎn)錄水平則低于雌蠶。進(jìn)一步對(duì)BmFer1和BmFer2基因mＲNA在5齡雄蠶頭部、絲腺、精巢、脂肪體、體壁、血細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄水平進(jìn)行定量PCＲ分析，發(fā)現(xiàn)BmFer1和BmFer2基因的組織表達(dá)譜相似，均是在絲腺組織中的轉(zhuǎn)錄水平最高(圖4)。轉(zhuǎn)錄組芯片數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示(圖5)，BmFer1、BmFer2、BmFer3基因mＲNA除了在家蠶5齡幼蟲(chóng)組織之間的轉(zhuǎn)錄水平存在差異之外，在5齡4d至蛾期發(fā)育過(guò)程中的不同階段的轉(zhuǎn)錄水平也存在差異。家蠶幼蟲(chóng)在5齡后期和上蔟營(yíng)繭后期階段，BmFer1、BmFer2、BmFer3基因mＲNA轉(zhuǎn)錄水平呈上升趨勢(shì)，且BmFer1和BmFer3的轉(zhuǎn)錄水平明顯高于BmFer2。另在雌蠶和雄蠶間也存在差異。就BmFer1和BmFer3而言，在5齡4～6d其轉(zhuǎn)錄水平雄蠶高于雌蠶，而在幼蟲(chóng)繼續(xù)發(fā)育至上蔟第3天，其

第3期游小林等:家蠶鐵蛋白Ferritin家族基因的鑒定及序列特征與表達(dá)譜分析4091—精巢/卵巢，2—頭部，3—體壁，4—脂肪體，5—中腸，6—血細(xì)胞，7—馬氏管，8—前、中部絲腺，9—后部絲腺。1—Testis/ovary，2—Head，3—Integument，4—Fatbody，5—Midgut，6—Hemocyte，7—Malpighiantubule，8—Anteriorandmidsilkgland，9—Posteriorsilkgland．圖3基因芯片分析家蠶Ferritin蛋白基因在5齡第3天幼蟲(chóng)不同組織的表達(dá)特征Fig.3MicroarrayanalysisonexpressionpatternsofFerritingenesindifferenttissuesofday3silkwormlarvaeofthe5thinstar1—頭部，2—絲腺，3—精巢，4—脂肪體，5—體壁，6—血細(xì)胞。柱狀圖上不同小寫(xiě)字母表示差異達(dá)顯著水平(P＜0.05)。1—Head，2—Silkgland，，3—Testis，4—Fatbody，5—Integument，6—Hemocyte．Differentsmalllettersindicatesignificantdifference(P＜0.05)．圖4實(shí)時(shí)定量PCＲ分析家蠶Ferritin蛋白基因在5齡第3天幼蟲(chóng)不同組織的表達(dá)特征Fig.4qＲT-PCＲanalysisonexpressionpatternsofFerritingenesindifferenttissuesofday3silkwormlarvaeofthe5thinstar

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