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)信號傳導(dǎo)到中樞神經(jīng)系統(tǒng)，進而調(diào)控昆蟲的行為反應(yīng)。隨著多種昆蟲基因組測

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Or83b/Or67d復(fù)合體的抑制作用，從而完成果蠅對性信息素的識別過程。
　　 家蠶是鱗翅目的模式動物，也是重要的經(jīng)濟昆蟲，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，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，并進行了一系列的功能研究，為闡明家蠶的化學(xué)感受機制奠定了基礎(chǔ)。本文基于家蠶基因

4、組數(shù)據(jù)，利用生物信息學(xué)方法對家蠶的SNMP基因家族進行了鑒定和序列特征分析，并利用RNAi技術(shù)對觸角特異表達的SNMP1基因進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SNMP基因家族成員(其中包括已報道的2個成員)，分別編碼400～600個氨基酸，其內(nèi)含子插入位點比較保守。家蠶SNMP基因家族

5、成員集中分布在第1、6、12、13和23號染色體上，并且6、12和13號染色體上的基因為成簇分布，暗示可能發(fā)生了基因復(fù)制事件。系統(tǒng)進化分析表明家蠶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)進化關(guān)系最為接近，而已有報道CG7000在果蠅的性信息素感受過程中發(fā)揮作用，因而推測家蠶SNMP1可能具有相似的功能；SNMP11-15是一個家

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張而產(chǎn)生的。2.家蠶SNMP基因家族成員的表達特征分析
　　 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)育時期的表達特征，并結(jié)合免疫芯片數(shù)據(jù)對該基因家族成員在病原微生物誘導(dǎo)下的表達量變化進行了分析。結(jié)果表明家蠶SNMP基因的組織表達范圍廣泛，而且大部分基因在整個發(fā)育時期都有持續(xù)高量表達。其中，SNMP1在觸角中特異表達，可能與家蠶的嗅覺功能相關(guān)。SNMP

7、2在所有檢測的組織中都有表達，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，還在成蟲的腿和尾鞘中有高量表達。SNMP3和SNMP4主要在幼蟲的表皮、中腸和精卵巢中表達，他們在微生物誘導(dǎo)下有表達量的變化。SNMP10在中腸特異高量表達，SNMP11在精巢特異表達，SNMP14在幾乎所有組織中表達，這3個基因在4種微生物侵染之后都有表達量的變化。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基因可能參與識別性信息素
　　 我們進一步分析了家蠶觸角特異表達的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，這與SNMP1參與了嗅覺感受的推測相符。此外利用RNAi實驗調(diào)查了SNMP1基因表達被干涉后對家蠶嗅覺的影響。在蠶蛹觸角形成時注射SNMP1基因的dsRNA，熒光定量PCR分析顯示，SNMP1基因在注射dsR