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本实验利用分子生物学和生物信息学方法,对仿刺参体内金属硫蛋白基因序列的组成与合成的蛋白氨基酸序列进行了初步探究,并研究了仿刺参体内各组织在不同重金属离子胁迫时金属硫蛋白的表达差异。按照此研究的顺序架构,本文正文部分也主要分为两个章节。实验的第一部分主要是利用RACE技术获取仿刺参体内金属硫蛋白cDNA的全长序列,并对获取的仿刺参金属硫蛋白全长序列生物信息学分析。分析发现:①仿刺参金属硫蛋白cDNA全长序列为1351bp,5’UTR为126bp,3’UTR序列较长达到了 1069bp,开放阅读框为156bp,共编码51个氨基酸;②仿刺参MT序列基因所合成的蛋白质理论等电点为4.14,两端为疏水性,中间为亲水性,平均GRAVY值为-0.145,整体为亲水性蛋白,且跨膜检测显示为非跨膜蛋白,氨基酸中含量最高的是半胱氨酸,高达31.37%,蛋白质整体三维结构呈哑铃状;③仿刺参金属硫蛋白保守性不高,进化树分析显示仿刺参先与海胆等其他棘皮动物聚为一支,然后与脊椎动物聚为一支。在实验的第一部分获取了仿刺参金属硫蛋白全长序列后,第二部分主要是依据其序列设计引物,进行实时荧光半定量PCR实验。对不同重金属处理下仿刺参样品中MT表达量的分析对比发现:①仿刺参MT受Cd2+、Zn2+处理后表达水平明显上调,但在不同重金属离子处理下表达水平差异大,受Zn2+诱导的仿刺参各组织MT表达量明显高于受Cd2+诱导的样品。由此可推测金属离子对仿刺参MT诱导表达能力大小为Zn2+>Cd2+,且对于仿刺参而言,Cd2+毒害性高于Zn2+;②仿刺参不同组织受重金属离子诱导敏感度不同:消化道受Zn2+、Cd2+及Zn2+与Cd2+离子混合诱导时的相对表达倍数峰值皆为三个部分中最高,说明相对于仿刺参其他部分来说消化道是仿刺参体内对重金属离子诱导最敏感的组织,且消化道中产生的MT最多,可能是仿刺参解除重金属毒害的主要部位;Cd2+、Zn2+离子单独诱导情况下体壁相对表达倍数峰值高于呼吸树,说明在单种离子诱导下体壁敏感性高于呼吸树;重金属对机体具有相当大的毒害作用,MT表达量受重金属离子诱导达到峰值以后呈降低趋势可能为过量重金属离子对活体细胞生理机能的损害导致,而本试验发现体壁和消化道受Zn2+离子诱导达到相对表达量峰值的时间都晚于受Cd2+诱导,因此推测体壁和消化道对Zn2+离子的耐受性更强,而呼吸树对两种重金属离子诱导的耐受性差异不明显;③两种重金属离子混合诱导仿刺参MT表达量远高于单种金属离子处理,在不同部位的表达模式有较大差异。消化道受两种重金属离子混合诱导的最高相对表达量峰值高于单独诱导表达量之和,但混合诱导下达到峰值的时间早于单独诱导;呼吸树受诱导的相对表达量峰值同样高于单独诱导表达量峰值之和,但达到峰值的时间晚于单独诱导;体壁中混合离子诱导对促进MT表达效果不明显,这或许与仿刺参体壁特殊结构有关。仿刺参金属硫蛋白在海洋无脊椎动物金属硫蛋白进化中具有重要地位,对仿刺参金属硫蛋白的研究有助于补充此前尚未见报道的海参纲动物金属硫蛋白的情况。此外,仿刺参作为一种重要的海洋养殖物种,对仿刺参体内金属硫蛋白的研究有望加强该物种营养价值和养殖品质。仿刺参是栖息在浅海水域底部的滤食动物,其体内的金属硫蛋白可能成为有效的监测浅海海水重金属污染的生物标志物,本研究为此提供了基础资料。