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整合素(integrin)是一类普遍存在于细胞表面的跨膜糖蛋白,是连接细胞外基质和细胞内环境信号转导的纽带,在昆虫先天性免疫反应中起重要作用。本研究在通过克隆得到小菜蛾(Plutella xylostella L.)Integrinβ1 cDNA全长序列的基础上(Px Integrinβ1),以小菜蛾幼虫为试虫,初步分析了Integrin基因的组织分布,并对其抗血清的制备进行了初步研究。
根据GeneBank中已报道的昆虫β整合素(β—Integrin)基因的氨基酸序列,设计简并引物。以小菜蛾总RNA为模板,利用PCR结合RACE技术,克隆得到了小菜蛾整合素基因的cDNA序列,GenBank登录号为GQ178290。序列分析表明:小菜蛾Integrinβ1基因的开放阅读框全长为2487bp,编码828个氨基酸残基,预测其分子量为90.725kDa,等电点为5.14,成熟肽的分子量为88.71kDa,等电点为5.09。小菜蛾Integrinβ1蛋白为亲水性的可溶性蛋白,二级结构主要由α—螺旋和β—折叠构成。小菜蛾Integrinβ1成熟肽被跨膜区(transmembrane region)大致分为了3个区域:胞外区(758个氨基酸),疏水跨膜区(22个氨基酸)和胞浆区(46个氨基酸)。利用生物学软件对小菜蛾Integrinβ1氨基酸序列进行同源性分析,小菜蛾的整合素β1亚基与大豆夜蛾的整合素β1亚基及亚洲玉米螟的整合素β1亚基的同源性最高,达到77%,结果表明小菜蛾Integrinβ1属于昆虫整合素家族中新的一员。
为检测Integrinβ1的时空表达差异性,首先提取了小菜蛾不同发育阶段的总RNA,通过半定量PCR进行转录水平上的检测,结果表明小菜蛾Integrinβ1在除卵期以外的各个发育阶段都有表达,在四龄期处于高水平表达。应用半定量PCR对小菜蛾Integrinβ1在4龄幼虫的血细胞、表皮、脂肪体、中肠和马氏管等组织中的表达进行检测表明,Integrinβ1基因主要在血细胞中表达。
为研究小菜蛾Integrinβ1的结构和功能的关系,利用RT-PCR技术克隆了Px Integrinβ1基因全长中一个750 bp的cDNA片段并连接到表达载体pET—32a上,构建表达载体pET-PxIntegrin,阳性重组子转化到表达宿主菌BL21(DE3)中,在IPTG诱导下进行了高效表达。SDS-PAGE检测表明Integrinβ1在大肠杆菌中可表达分子量约为42.0kDa的可溶性融合蛋白,与预测的融合蛋白的分子大小相当。Western blot分析表明,表达产物能与抗6His单抗特异性结合,即表达的Integrinβ1为N端带有6His标签的融合蛋白。将经Ni—NTA亲和柱纯化的Integrin融合蛋白作为抗原免疫新西兰大白兔,制备了抗Integrinβ1的兔血清,ELISA检测其效价为1:12800。Western印迹检测显示,Px Integrinβ1抗血清与表达的融合蛋白呈阳性反应,表明所表达的融合蛋白仍保持原有蛋白质的免疫原性。