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Caspase(cysteinylaspartate specific proteinase)是一类具有天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白酶，决定细胞凋亡(apoptosis)的进程，调节细胞生长、分化、增殖等。Caspase—1基因在Caspase家族中属于凋亡起始基因，深入研究昆虫Caspase—1分子特征、表达特性、特异性抑制剂等，将可能为从细胞凋亡角度创制新型昆虫生长发育调节剂提供参考和基础。本文首次克隆了家蝇(Musca domestica)Caspase—1基因Mdom—Caspase—1，分析了其序列特征、表达特点，进行了原核表达，应用酶学方法和荧光定量PCR技术，测定了印楝素、虫酰肼处理后对Caspase—1酶活性及Mdom—Caspase—1mRNA表达的影响，为今后深入研究昆虫细胞凋亡机制、器官发育和设计基于细胞凋亡机制的特异性昆虫生长调节剂提供参考和基础。
利用RT-PCR和RACE扩增技术，克隆得到了Mdom—Caspase—1的cDNA全长序列。序列测定和结构分析表明，该基因全长共1295 bp，阅读框序列870 bp，共编码289个氨基酸，理论分子量32.83 kDa，等电点8.67；整个分子呈现亲水性，有8个区域共89个氨基酸为亲酯性，蛋白质二级结构主要由11个α螺旋区、7个β—折叠区、17个β—转角区组成。
氨基酸序列同源性分析表明，Mdom—Caspase—1基因序列是未报道序列，GenBank中cDNA序列登录号为EU854472，氨基酸序列号为ACF71490。Mdom—Caspase—1蛋白有5个保守的半胱氨酸位点QACQG，具有Caspase的典型特征。昆虫间Caspase—1分子具有明显的保守性，推导的Mdom—Caspase—1氨基酸序列与已报道的黑腹果蝇Drosophila melanogaster、埃及伊蚊Aedes aegypti、致倦库蚊Culex quinquefasciatus等双翅目昆虫的Caspase—1氨基酸序列同源性65％—77％。
RT-PCR半定量分析结果表明，Mdom—Caspase—1基因在家蝇各个虫态中均有表达，卵期、3龄、预蛹、蛹、羽化5d的雌虫表达量明显高于其他虫态。构建了Mdom—Caspase—1基因原核表达载体pET30a(+)—Caspase—1，经SDS-PAGE分析表明，Mdom—Caspase—1能在大肠杆菌BL21(DE3)中表达，电泳检测到的蛋白带大小与理论推导一致，且确定28℃下以0.2mmol/L浓度IPTG诱导pET30a(+)—Caspase—14h为最佳表达条件。
Caspase—1酶活性测定结果表明，家蝇各虫态均呈现一定程度的Caspase—1酶活性，3龄幼虫期Caspase—1酶活是最高，卵期酶活性高于2龄幼虫、蛹和雌虫3d。印楝素和虫酰肼处理时，随处理浓度的升高，Caspase—1酶活性显著提高。
实时荧光定量PCR检测证实家蝇CK试虫各虫态均有较低水平Mdom—Caspase—1mRNA表达，印楝素和虫酰肼10mg/L处理后Mdom—Caspase—1mRNA表达水平显著提高，其中3龄幼虫mRNA表达量变化分别是CK的4.59和4.03倍，表达量变化倍数显著高于其他供试虫态，其次是卵期和预蛹期。
结合研究结果，本文探讨了Caspase在昆虫发育中的功能、家蝇Caspase—1的分子特征以及研究方法，希望为进一步研究昆虫Caspase—1基因功能、调控以及研制安全性高的新型生物农药提供参考。