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整合蛋白(integrin)是一种细胞表面的跨膜异二聚体蛋白,由α和β亚基组成,在哺乳动物体内可以调节细胞粘着、增殖、存活和凋亡、变形、细胞间接触、基因表达、细胞分化等。昆虫体内的整合蛋白在昆虫血细胞对外物的包囊过程中起着重要的作用。
在哺乳动物中整合蛋白是一个较大的基因家族,如人体内目前共发现了18个α亚基和8个β亚基。而在昆虫中鉴定到的整合蛋白要少一些,特别是β亚基,目前一种昆虫最多的也只鉴定了两个(果蝇、冈比亚按蚊)。本项研究选择鳞翅目模式昆虫-家蚕(Bombyx mori)为研究对象,从其基因组中鉴定整合蛋白β亚基,并对这些基因的功能进行了初步研究。结果如下:
1.家蚕整合蛋白β亚基的鉴定:利用生物信息学的方法,从家蚕基因组中鉴定了两个整合蛋白β亚基,并用RT-PCR法克隆了这两个β亚基cDNA的全长序列。β1亚基总长度为2670bp,编码一个由833个氨基酸残基组成的蛋白质。β2亚基总长度为2314bp,编码一个由747个氨基酸残基组成的蛋白质。家蚕整合蛋白β1和β2亚基基因与其他昆虫整合蛋白β亚基相似,有I-like结构域和NPxY模体以及四个半胱氨酸重复序列。
2.构建了整合蛋白β亚基的进化树。结果表明,昆虫整合蛋白β亚基共分为两大簇。与果蝇和冈比亚按蚊一样,家蚕的两个β亚基也各归入这两簇内。此外,鉴于果蝇、冈比亚按蚊和家蚕这三种昆虫中均只发现了两个β亚基,我们推测昆虫体内整合蛋白β亚基的数量较少。
3.家蚕整合蛋白β亚基组织特异性表达分析:通过半定量RT-PCR检测家蚕整合蛋白β1和β2亚基在其5龄幼虫表皮、脂肪体、头、丝腺、中肠、马氏管、血淋巴中的表达情况。结果表明,β1亚基除不在丝腺和中肠表达外,在表皮、脂肪体、头、马氏管、血淋巴中均有表达,且表皮表达量最少,头部表达量最多,而在其他组织中表达量基本相同。β2亚基在表皮、头、血淋巴中都有表达,在头部表达量相对较少。
4.注射凝胶珠对家蚕整合蛋白β1和β2亚基表达量的影响:利用荧光定量PCR法检测了注射凝胶珠后家蚕整合蛋白β1和β2亚基表达量的变化。结果表明,注射凝胶珠后2、6、12小时,家蚕整合蛋白β1和β2亚基转录并无显著差异,但到注射后第24小时,转录活性显著增强。这表明,家蚕整合蛋白β1和β2亚基可能参与了血细胞包囊作用的调控。
综上所述,本文克隆了家蚕整合蛋白两个β亚基并分析了注射凝胶珠对其表达量的影响。研究结果丰富了鳞翅目昆虫整合蛋白β亚基的研究并为将来深入研究整合蛋白与昆虫细胞免疫间的关系打下了基础。