家蠶感受神經(jīng)膜蛋白(SNMP)基因家族的基因組鑒定與功能分析.pdf

1、昆蟲的嗅覺在其覓食、尋偶以及產(chǎn)卵等行為過程中都起著至關(guān)重要的作用，昆蟲首先是通過嗅覺感受系統(tǒng)識(shí)別周圍環(huán)境中的揮發(fā)性氣體分子，并在氣味結(jié)合蛋白(odorant bindingprotein,OBP)、嗅覺受體(olfactory receptor, OR)、感受神經(jīng)膜蛋白(sensory neuron membraneprotein，SNMP)等多種蛋白的共同作用下將化學(xué)信號(hào)傳導(dǎo)到中樞神經(jīng)系統(tǒng)，進(jìn)而調(diào)控昆蟲的行為反應(yīng)。隨著多種昆蟲基因組測(cè)

2、序的完成，大多數(shù)與嗅覺相關(guān)的功能蛋白被鑒定出來，其功能研究也取得了較大進(jìn)展。其中，感受神經(jīng)膜蛋白(Sensory neuron membrane protein，SNMP)是一類在昆蟲中特異表達(dá)的膜蛋白，具有兩次跨膜結(jié)構(gòu)域，屬于CD36受體家族。1997年從多音天蠶(Antheraea polyphemus)的觸角中發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)SNMP蛋白，隨后發(fā)現(xiàn)在其他多種鱗翅目昆蟲中也存在SNMP蛋白。果蠅SNMP1基因(CG7000)的研究表明，

3、性信息素cVA與氣味結(jié)合蛋白LUSH結(jié)合之后，LUSH的構(gòu)型發(fā)生改變，解除了SNMP1對(duì)Or83b/Or67d復(fù)合體的抑制作用，從而完成果蠅對(duì)性信息素的識(shí)別過程。
　　 家蠶是鱗翅目的模式動(dòng)物，也是重要的經(jīng)濟(jì)昆蟲，近年來家蠶基因組精細(xì)圖譜的完成為鑒定家蠶的重要基因和功能分析提供了良好平臺(tái)，在化學(xué)感受方面相繼鑒定出了化學(xué)感受體超家族、氣味結(jié)合蛋白家族等，并進(jìn)行了一系列的功能研究，為闡明家蠶的化學(xué)感受機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。本文基于家蠶基因

4、組數(shù)據(jù)，利用生物信息學(xué)方法對(duì)家蠶的SNMP基因家族進(jìn)行了鑒定和序列特征分析，并利用RNAi技術(shù)對(duì)觸角特異表達(dá)的SNMP1基因進(jìn)行了初步的功能研究。主要的研究結(jié)果如下：1.家蠶SNMP基因家族的基因組鑒定
　　 我們根據(jù)已有昆蟲SNMP的序列特征，利用生物信息學(xué)分析方法，在家蠶基因組序列中鑒定得到了15個(gè)SNMP基因家族成員(其中包括已報(bào)道的2個(gè)成員)，分別編碼400～600個(gè)氨基酸，其內(nèi)含子插入位點(diǎn)比較保守。家蠶SNMP基因家族

5、成員集中分布在第1、6、12、13和23號(hào)染色體上，并且6、12和13號(hào)染色體上的基因?yàn)槌纱胤植?，暗示可能發(fā)生了基因復(fù)制事件。系統(tǒng)進(jìn)化分析表明家蠶SNMP基因家族的大多數(shù)成員在其他物種中都有直系同源基因，這為家蠶SNMP基因的功能分析提供了線索。如家蠶SNMP1與果蠅的SNMP1(CG7000)進(jìn)化關(guān)系最為接近，而已有報(bào)道CG7000在果蠅的性信息素感受過程中發(fā)揮作用，因而推測(cè)家蠶SNMP1可能具有相似的功能；SNMP11-15是一個(gè)家

6、蠶特有的分支，這可能是鱗翅目昆蟲發(fā)生物種特異性的基因擴(kuò)張而產(chǎn)生的。2.家蠶SNMP基因家族成員的表達(dá)特征分析
　　 利用RT-PCR分析了家蠶SNMP基因家族成員在不同組織和不同發(fā)育時(shí)期的表達(dá)特征，并結(jié)合免疫芯片數(shù)據(jù)對(duì)該基因家族成員在病原微生物誘導(dǎo)下的表達(dá)量變化進(jìn)行了分析。結(jié)果表明家蠶SNMP基因的組織表達(dá)范圍廣泛，而且大部分基因在整個(gè)發(fā)育時(shí)期都有持續(xù)高量表達(dá)。其中，SNMP1在觸角中特異表達(dá)，可能與家蠶的嗅覺功能相關(guān)。SNMP

7、2在所有檢測(cè)的組織中都有表達(dá)，可能在家蠶化學(xué)感受過程中發(fā)揮著與SNMP1完全不同的功能。SNMP6、SNMP8和SNMP9除了在幼蟲組織中表達(dá)，還在成蟲的腿和尾鞘中有高量表達(dá)。SNMP3和SNMP4主要在幼蟲的表皮、中腸和精卵巢中表達(dá)，他們?cè)谖⑸镎T導(dǎo)下有表達(dá)量的變化。SNMP10在中腸特異高量表達(dá)，SNMP11在精巢特異表達(dá)，SNMP14在幾乎所有組織中表達(dá)，這3個(gè)基因在4種微生物侵染之后都有表達(dá)量的變化。由于這些成員還屬于清道夫受體

8、(SCRB)亞家族，因而可能參與了家蠶的免疫反應(yīng)過程。3.家蠶SNMP1基因可能參與識(shí)別性信息素
　　 我們進(jìn)一步分析了家蠶觸角特異表達(dá)的SNMP1基因的功能，原位雜交的結(jié)果表明SNMP1基因在家蠶觸角的嗅覺感受細(xì)胞中表達(dá)，這與SNMP1參與了嗅覺感受的推測(cè)相符。此外利用RNAi實(shí)驗(yàn)調(diào)查了SNMP1基因表達(dá)被干涉后對(duì)家蠶嗅覺的影響。在蠶蛹觸角形成時(shí)注射SNMP1基因的dsRNA，熒光定量PCR分析顯示，SNMP1基因在注射dsR