›› 2013, Vol. 56 ›› Issue (6): 594-604.
黄琼1,*, 胡杰2, 王勤3
HUANG Qiong1*, HU Jie2, WANG Qin3
摘要: 酚氧化酶是黑色素合成和昆虫免疫的关键酶, 通常以无活性的酚氧化酶原形式存在。为给黄粉虫Tenebrio molitor遗传分化和免疫防御研究提供参考, 本研究采用PCR和RACE技术克隆了黄、 黑两种色型黄粉虫幼虫的酚氧化酶原基因Tm-ppo, 对其cDNA序列及其推导的氨基酸序列进行生物信息学分析, 采用实时荧光定量PCR检测其在两种色型黄粉虫不同发育阶段mRNA表达水平上的动态变化。结果表明: 从黄、 黑两种色型黄粉虫幼虫中克隆出的两个Tm-ppo cDNA序列全长均为2 199 bp, 碱基序列一致性为99%, 包含一个2 055 bp的开放阅读框, 编码684个氨基酸, 它们的编码蛋白有3个氨基酸差异: 第176位(P→A)、 256位(V→A)和648位(I→M)。这两个基因分别被命名为Tm-ppo-1和Tm-ppo-2 (GenBank登录号分别为JX987235和JX987234)。 Tm-ppo-1和Tm-ppo-2编码的酚氧化酶原异构体蛋白(分别为Tm-PPO-1和Tm-PPO-2)存在一个可能的酚氧化酶原水解活化位点(R50~F51残基之间)和一个双铜结合中心(第196~239位残基和第344~411位残基); 同时含有一个类似巯基酯区域的序列(第579~588位残基)及一个C末端保守基序(第634~645位残基); 但它们无氨基端疏水信号肽序列, 也不存在跨膜区域。Tm-PPO-1和Tm-PPO-2的二级结构由大量的α螺旋、 β-折叠和无规则卷曲组成; 三级结构分为前导域(第16~66位残基)、 不相邻的功能域Ⅰ(第3~15位残基和第67~181位残基)、 功能域Ⅱ(第182~419位残基)和功能域Ⅲ(第420~679位残基)4部分。此外, Tm-ppo-1和Tm-ppo-2在黄、 黑两种色型黄粉虫的各发育期均有表达, 并且不同发育阶段的mRNA表达水平呈现明显的变化规律: 幼虫期﹥成虫期﹥蛹期。同时, 环境温度对Tm-ppo-1和Tm-ppo-2的mRNA表达具有显著影响: 与常温对照组(25~30℃)相比, 42℃暴露24 h和48 h的两种色型黄粉虫幼虫、 蛹和成虫的mRNA表达量明显下调。相同试验条件下, 黑色型黄粉虫幼虫和成虫的Tm-ppo-2 mRNA表达量明显高于黄色型幼虫和成虫的Tm-ppo-1 mRNA表达量, 但两种色型黄粉虫蛹的Tm-ppo异构体表达量无显著差异。本研究为进一步探讨黄粉虫的遗传分化和免疫防御提供了有益参考。