家蚕雄蛾附腺的蛋白质组分析及其特异基因的功能研究

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家蚕是一种具有重要经济价值的吐丝昆虫,也是鳞翅目昆虫研究的重要模式生物之一。家蚕有很强大的生殖潜力和繁衍后代的能力,通过交配活动可以使雌性在生理和行为上发生一定的变化,而为这种交配后变化提供强大物质基础的是家蚕雄蛾附腺。家蚕雄蛾附腺可以分泌多种物质,并且与由精巢产生的精子混合形成精液,对雌雄的生殖交配活动产生一定的作用,这种作用是一个比较复杂的生物学过程,具体机理还不清楚。目前对于家蚕雄蛾附腺的蛋白质组成成分也不甚了解。鉴于以上原因,本研究收集了家蚕雄蛾附腺,应用蛋白质组学(LC-MS/MS技术)对附腺进行了全蛋白质组分鉴定,对所鉴定到的蛋白质进行GO聚类分析和功能分类,并结合本实验室已对附腺组织进行的双向电泳图谱鉴定结果,筛选出候选基因BGIBMGA001815(BmAGSPS)和BGIBMGA014604(BmAGSP4),进行后续研究。主要研究结果如下:1.家蚕雄蛾附腺的蛋白质组学分析为了鉴定家蚕雄蛾附腺的蛋白质组成,我们收集了化蛾第1天的雄性附腺并提取了总蛋白质,通过LC-MS/MS技术共鉴定到1657个蛋白质,鉴定到的所有蛋白质中,蛋白质分子量主要介于10kDa~100kDa之间,等电点主要介于4-10之间。将鉴定到的雄蛾附腺蛋白质与本实验室鉴定的雄蛾精巢蛋白质进行GO聚类分析比较,发现这两个组织蛋白质种类很相似,并且在附腺中有两类特异的与能量代谢相关的蛋白:NAD或NADH结合类蛋白,氧化还原酶活性类蛋白。按照功能注释对鉴定的附腺蛋白进行功能分类,可分为十类:生殖相关蛋白、发育进化相关蛋白、能量代谢相关蛋白、分子伴侣相关蛋白、糖蛋白相关蛋白、免疫相关蛋白、蛋白酶抑制剂、蛋白酶、其他酶类和其他蛋白、功能未知蛋白。2. BmAGSP3和BmAGSP4基因的克隆、原核表达和纯化基于家蚕雄蛾附腺的蛋白质组成的LC-MS/MS数据,并结合本实验室张利平等的雄蛾附腺组织双向电泳图谱分析,确定附腺特异表达的BmAGSP3和BmAGSP4两个基因做为功能研究的候选基因。我们克隆了BmAGSP3和BmAGSP4基因,构建了p28-BmAGSP3和p28-BmAGSP4重组表达载体,进行原核表达,利用镍柱亲和层析的方法纯化重组蛋白,得到了纯度较高的BmAGSP3和BmAGS4重组蛋白,并且制备多克隆抗体,为这两个蛋白的后续研究奠定了基础。3. BmAGSP3和BmAGSP4的表达特征分析及组织定位利用RT-PCR和Western blotting的方法,分别从mRNA水平和蛋白质水平对BmAGSP3和BmAGSP4进行了表达特征分析,发现BmAGSP3,BmAGSP4在雄蛾第1天的附腺组织中特异高量表达。利用制备的多克隆抗体,在雄蛾附腺组织中对BmAGSP3,BmAGSP4进行免疫荧光定位,发现BmAGSP3在附腺中的表达量很少,而BmAGSP4在附腺中的表达量较多,并且这两个蛋白都存在于雄蛾附腺管腔细胞的胞质中和附腺管腔内,因此推测这两个蛋白都是由附腺细胞产生并分泌到管腔中。4. BmAGSP4的功能研究利用制备的多克隆抗体,我们检测了家蚕雌雄交配活动后BmAGSP3和BmAGSP4两种蛋白进入雌蛾体内的情况,在交配后的雌蛾生殖系统内只检测到了BmAGSP4,但BmAGSP4被降解为若干条分子量大小不同的蛋白。基于以上实验结果,我们对BmAGSP4进行了RNA干涉实验,将干涉后的雄蛾与正常雌蛾进行交配,交配后让雌蛾正常产卵,再对产卵数进行统计。结果显示干涉BmAGSP4后,雌蛾的产卵数与对照组相比有显著降低,因此我们推测BmAGSP4蛋白可能参与影响雌蛾的产卵。
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