拟黑多刺蚁CREB基因的克隆与原核表达

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CREB是一种重要的核转录调控因子,为bZIP家族成员之一。它的单体从N端到C端主要包括激酶诱导域(KID)、碱性区(basic region)和亮氨酸拉链模体(leucine zipper motif)。CREB受多种信号转导通路的调控,除了经典的cAMP调控通路外,还有Ras-Raf-MAPK通路、Ca2--CaMK通路和应激相关的P38通路等。活化的CREB需同辅激活因子CBP相结合,才能激活转录发生。CREB为管家基因的产物,功能广泛而复杂,如参与学习记忆、诱导癌细胞凋亡、对胚胎发育具有不可缺的作用等。拟黑多刺蚁(polyrhachis vicina roger)是一类营群居而且分工明确的社会性昆虫,同时也是一类重要的资源昆虫。本研究以拟黑多刺蚁为研究材料,采用RT-PCR、5’与3’RACE技术,克隆分离出了CREB基因,对该基因进行序列分析和功能预测。并构建了该基因的原核表达载体,转化大肠杆菌BL21,经IPTG诱导表达,SDS-PAGE电泳检测分析,结果表明重组质粒能在大肠杆菌中表达。具体结果如下:1、基因克隆:从拟黑多刺蚁中提取总RNA,根据已报道的昆虫CREN核苷酸序列的保守区域设计简并引物,利用RT-PCR技术获得471bp该基因的保守序列,然后根据该保守序列设计特异性引物,利用RACE技术获得CREB基因cDNA全长,并命名为PVCREB。PvCREB基因全长为1154bp,包含一个762bp的开放阅读框、55bp的5’-UTR和337bp的3’-UTR,它编码一个全长为253个氨基酸的蛋白质,分子量27.5649KD,理论等电点PI为6.98。将PvCREB基因核苷酸序列上传Genebank,序列号为:EU523223。2、序列分析:PvCREB与蜜蜂、家蚕、拟古盗和伊蚊的CREB蛋白质氨基酸序列相似性分别为90.8%、65.8%、75.1%和55.8%,它甚至与现代人类的CREB氨基酸序列一致性为46.7%。基于NJ法构建的进化树显示,PvCREB与蜜蜂的CREB形成一支,与所有已知的昆虫CREB聚在一起。该基因蛋白具有一段核定位序列RKRELRLLKNREAARECRRKKKE,经分析表明该蛋白定位在细胞核中,这与其在核内发挥转录调节功能相一致。PvCREB含有2个N型糖基化位点、1个cAMP磷酸化位点、4个蛋白激酶C磷酸化位点、8个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、3个肉豆蔻酰基化位点、1个亮氨酸拉链位点,这些位点提供了蛋白质的功能信息。用Hopfield神经网络(HNN)对PvCREB蛋白质的二级结构预测结果表明,CREB的二级结构主要以α-螺旋,不规则盘绕和延伸链为蛋白最大量的结构元件,β-折叠散布于整个蛋白质中。采用SwissModel FirstApproach Mode对pvCREB蛋白的三级结构预测表明,pvCREB的bZIP1区结构与家鼠(Musmusculus)MmCREB的bZIP1结构非常相似,都由一个α-螺旋构成,差别是在α-螺旋区比模板多了3个螺旋环。3、原核表达:将分离得到的拟黑多刺蚁CREB基因的编码序列插入到原核表达载体PGEX-5X-1中,构建重组原核表达载体PGEX-5X-1/CREB,并转化到表达宿主菌BL21中。SDS-PAGE电泳显示其转化菌经IPTG诱导表达出大小为27KD左右的蛋白,与预测的拟黑多刺蚁CREB蛋白大小一致。本实验成功克隆并表达了拟黑多刺蚁CREB,为下一阶段拟黑多刺蚁CREB蛋白功能及其应用的研究奠定了基础。
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