家蚕5-HT受体基因的克隆鉴定及5-HT1ABm受体功能的初步研究 - 图

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DissertationforMaster’SDegreeofSouthwestUniversityCloningof5-HTreceptorgenesandthefundamentalstudyonfunctionof5-?HTIABmreceptorinsilkworm,BombyxmoriMajor,弋UenetlCSJ。FieldAnimalgenetics—SupervisorPingChenProfessorCandidateLiHai—yinChongqing,ChinaMay,2014删㈣㈣㈣Y257芝葺芝葺‘独创性声明学位论文题目:塞蚕5:H!受佳基国的直隆鉴定区5:H!!缱堡受佳功能的初生研究本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果,文中已加了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。学位论文作者痞渗匆易签字日期:Ⅵ7%年梦月矽日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院(筹)可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书,本论文:匦不保密,口保密期限至年月止)。学位论文作者鲐枷弛锄张晦砀签字日期:锄I够年y月迟日签字日期:年月日目.录摘要耍……………………………………………………………………………………………………………………………………IABSTRACT………………………………………………………………………………………………………………………。V第1章文献综述…………………………………………………………………………………….11.15.HT………………………………………………………………………………………………………………………。11.1.15-HT的发现历史……………………………………………………………………l1.1.25-HT的合成代谢……………………………………………………………………21.1.35-HT的功能………………………………………………………………………….31.25-HT受体……………………………………………………………………………………………………………….41.2.15-HTl受体家族………………………………………………………………………41.2.1.15.HTlA受体……………………………………………………………………………………..41.2.1.25-HTlB受1本……………………………………………………………………………………..51.2.1.35.HTlD受体……………………………………………………………………………………….61.2.1.45-HTlE受1本………………………………………………………………………………………..71.2.1.55-HTlF受体……………………………………………………………………………………..71.2.25-HT2受体家族……………………………………………………………………..81.2.2.15.HT2A受1本……………………………………………………………………………………….81.2.2.25-HT2B受体……………………………………………………………………………………….91.2.2。35-HT2C受{本……………………………………………………………………………………~101.2.35.HT3受体…………………………………………………………………………………………………101.2.45-HT4受体………………………………………………………………………………………………….111.2.55-HT5受体家族……………………………………………………………………121.2.65-HT6受体………………………………………………………………………………………………….131.2.75-HT7受1本…………………………………………………………………………………………………。131.3昆虫5-HT受体的研究概况………………………………………………………………141.3.1昆虫5-HT受体的归类和命名……………………………………………………141.3.2果蝇5-HT受体的研究现状………………………………………………………141.3.3其他昆虫5-HT受体的研究现状…………………………………………………16第2章引言…………………………………………………………………………………………172.1研究背景及意义…………………………………………………………………………..172.2主要研究内容……………………………………………………………………………..172.3研究技术路线………………………………………………………………………………18第3章家蚕5-HT受体基因的克隆鉴定、序列分析及表达谱…………………………………193.1材料与方法………………………………………………………………………………..193.1.1材料………………………………………………………………………………………………………….193.1.2主要试剂……………………………………………………………………………193.1.3主要试剂的配制……………………………………………………………………203.1.4主要仪器设备………………………………………………………………………203.1.5生物信息学分析网站及软件………………………………………………………203.1.6RNA的提取、检测以及eDNA的制备、检测…………………………………..213.1.7目的基因的克隆……………………………………………………………………223.2结果与分析………………………………………………………………………………..243.2.1家蚕5-HT受体基因的克隆以及核酸序列分析…………………………………243.2.2家蚕5-HT受体基因的蛋白氨基酸序列分析……………………………………293.2.3家蚕5-HT受体基因的组织表达谱………………………………………………343.:;讨论…………………………………………………………………………………………………………………….35第4章家蚕5-HT受体多序列比对以及进化分析………………………………………………374.1材料与方法………………………………………………………………………………一374.1.1分析网站及软件……………………………………………………………………374.1.2方法…………………………………………………………………………………………………………。374.2结果与分析……………………………………………………………………………….384.3讨论………………………………………………………………………………………..44第5章家蚕5-HTlABm受体的功能初步研究…………………………………………………455.1材料与方法……………………………………………………………………………….455.1.1材料…………………………………………………………………………………455.1.2主要试剂…………………………………………………………………………..455.1.3主要试剂的配制…………………………………………………………………..455.1.4主要仪器设备……………………………………………………………………..455.1.55-HTlABm在家蚕幼虫中的功能探究……………………………………………465.1.65-HTlABm在家蚕蛹期发育中的作用……………………………………………465.1.75-HTlABm在家蚕成虫中功能探究………………………………………………465.2结果与分析……………………………………………………………………………….475.2.15-HTlABm在家蚕幼蚕中的作用研究……………………………………………475。2。25-HTlABm在家蚕蛹期的作用研究……………………………………………一485.2-35-HTlABm在家蚕成虫求偶与生殖中的作用研究………………………………495.3讨{仑…………………………………………………………………………………………………………………….50第6章结论………………………………………………………………………………………一53参考文献……………………………………………………………………………………………55致谢………………………………………………………………………………………………………………………………….63附录………………………………………………………………………………………………………………………………….65在读期间发表的文章及参研课题…………………………………………………………………67

摘要家蚕5-HT受体基因的克隆鉴定及5.HTlABm受体功能的初步研究遗传学专业硕士研究生李海银指导教师陈萍教授摘要5.羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT),又名血清素(Serotonin),是一种单胺类小分子物质,广泛分布于脊椎动物与无脊椎动物中。作为神经递质,5-HT与动物的发育、感觉、行为、认知、记忆等密切相关;作为调质,5.HT可以促进神经元发育成熟、调节某些激素释放、促进血管收缩等。5-HT发挥作用必需依靠5-HT受体来介导完成。在人类,5-HT受体与偏头痛、老年痴呆、抑郁、自杀等精神性疾病息息相关,目前医学上治疗精神性疾病的药物,80%都是以5.HT受体作为治疗靶点。在动物中已发现5-HTlA、5-HTlB、5-HTlD、5-HTlE、5-HTlF、5.HT2A、5.HT2B、5.HT2C、5.HT3、5-HT4、5.HT5A、5.HT5B、5-HT6、5-HT7等14种5.HT受体,其中13种为G蛋白偶联受体,1种为配体门控离子通道受体。家蚕作为~种重要的鳞翅目模式昆虫,研究其5-HT受体对探索农林上鳞翅目害虫防治具有重要意义,但迄今未见有关家蚕5.HT受体的报道。本文克隆了家蚕5-HT受体,并对其表达以及功能进行了分析,结果如下:1、在家蚕中存在5-HTlABm、5-HTlBBm、5-HT2Bm、5-HT7Bm4种5-HT受体基因。以家蚕幼虫5龄3天头eDNA为模板,克隆的5-HTlABmCDS为1441bp,其中ORF长1395bp。5-HTlABm基因位于家蚕8号染色体,包含3个外显子2个内含子,预测编码464个氨基酸,预测其分子量为51.752KD,等电点为9.13,含有7次跨膜化学受体蛋白结构域;5-HTIABm主要在5龄3天幼虫的头部、腹部神经、精巢、卵巢有高量表达,其它组织表达较低或者不表达;5-HTlABm在雌性成虫组织中的表达与雄性相似,都是在胸部、触角、足、生殖器有一定表达,其它组织表达量低或者不表达。以家蚕幼虫5龄3天卵巢eDNA为模板,克隆的5-HTlBBmCDS为1428bp,其中ORF长为1341bp。5-HTIBBm位于家蚕10号染色体,包含3个外显子2个内含子,预测编码446个氨基酸,预测其分子量为48.599KD,等电点为8.95,具有7次跨膜化学受体蛋白结构域;5-HTIBBm在5龄3天幼虫的各个组织中均有表达,在丝腺中表达量较低;成虫期工HTlBBm在雌性的胸部、腹部、触角、翅、足、生殖器的扩增带比较暗,在雄性的头、腹部、触角和生殖器有低量表达。西南大学硕士学位论文以家蚕幼虫5龄3天精巢eDNA为模板,克隆的5-HT2BmCDS为1881bp,其ORF长为1881bp。5-HT2Bm基因位于家蚕15号染色体,包含2个外显子1个内含子,预测编码626个氨基酸,预测其分子量为69.294KD,等电点为9.97,含有7次跨膜化学受体蛋白结构域;5-HT2Bm仅在5龄3天幼虫的头、腹部神经、精巢中有较低表达,而在成虫雌性和雄性各组织未见明显扩增带。以家蚕幼虫5龄3天头eDNA为模板,克隆的5-HTTBmCDS为1510bp,其中ORF长为1497bp。5-HT7Bm基因位于家蚕26号染色体,包含2个外显子1个内含子,预测编码498个氨基酸,预测其分子量为56.132KD,等电点为9.03,含有7次跨膜化学受体蛋白结构域:5-HT7Bm在5龄3天幼虫的头部表达量最高,腹部神经、中肠、脂肪体、精巢、卵巢也有表达,其它组织未见有明显扩增条带:5-HT7Bm在雌蛾和雄蛾的胸部、腹部、触角、翅、足、生殖器有表达,尤其在雄蛾的生殖器中表达量最高。2、对5-HT受体蛋白序列的多序列比对和进化分析:家蚕5-HTlABm、5-HTlBBm、5一HT2Bm、5-HT7Bm4种受体间的氨基酸序列相似性为30.4%。5-HTIA、5-HTlB、5-HT2、5-HT7这4种受体在昆虫中的相似性分别为45.4%、61.4%、48.4%、54.1%,在人类、小鼠、原鸡、斑马鱼、果蝇和家蚕等脊椎动物和无脊椎动物间跨膜区的相似性分别为76.9%、77.7%、67.1%、56.8%,非跨膜区的相似性分别为25.1%、54.3%、31.0%、37.4%,4种受体总的相似度在跨膜区可达45.2%,在非跨膜区为12.1%。推测跨膜区的高保守性可能是5一HT受体结构稳定和信息传递的保障,非跨膜区的保守氨基酸序列可能是配体结合、G蛋白偶联不可或缺的。进化树结果表明,不同物种的相同受体首先聚为一类,而同一受体随着物种之间亲缘关系的远近而形成分支,其中家蚕5-HT受体的进化关系与烟草天蛾较为紧密。推测5-HTl、5-HT2、5一HT7等3类受体可能在脊椎动物与无脊椎动物分化前已经形成:5-HTl受体可能在昆虫形成时发生了一次重复,2个拷贝在进化中逐渐形成功能有异的5-HTIA受体和5一HTlB受体。3、对5-HTlABm的功能研究发现:5-HTlABm与家蚕的活力有很显著的关系,无论对家蚕幼虫还是雄蛾注射5-HTlA受体抑制剂,能显著降低其活力。推测5-HTlABm受体可能参与家蚕行为活动的控制。而5-HTlA受体激动剂对家蚕的影响并不明显,可能由于氨基酸序列的差异,导致脊椎动物5.HTlA受体激动剂对家蚕5-HTlA受体结合能力的降低。综合以上结果可得:家蚕存在5-HTlABm、5-HTlBBm、5-HT2Bm、5-HT7Bm4种5.HT受体基因,且他们的蛋白序列中存在一些非常保守的氨基酸,这可能是受体结构的稳定或功能的发挥不可或缺的。而对5-HTlABm受体进行研究发现,该受体与家蚕的活力显著相关。关键词:家蚕;5-HT;5-HT受体;行为II摘要III西南大学硕士学位论文摘要Cloningof5-HTreceptorgenesandthefoundamentalstudyonfunctionof5-HTlABmⅢ一?●receotorinsilkworm,Bombvx聊Dno●Masterofgenetics:LiHai?yinSupervisor:PingChen,ProfessorABSTRACT5-HT(Serotonin),amonoamineneurotransmitter,5-HTcansubstance,playssomeanimportantroleinasvivo.Asamajorcontrolbehaviour,suchdepression,anxiety,learning,memory,etc。Moreover,5-HTassociates、Ⅳimthedevelopmentofneuronscell,thereleaseofsomehormones,andpromotesthevasoconstriction.Thefunctionof5-HTmustbelinkedtothespecificcanreceptors,andthedifferentalsoisclosely5-HTtoreceptorsleadtodifferentphysiologicalresponses.5-HTreceptorsrelatedsomementalillnessesinhuman,suchasmigraine,Alzheimer's,depression,suicidaltendencies,ere..Currently,amostofthepsychiatricdiseasemedicinestake5-HTreceptorsastherapeutictarget.Thereare14speciesof5-HTreceptorsthathavebeendiscoveredinanimals,including1A,1B,1D,1E,1F,2A,2B,2C,3,4,5A,5B,6,7.5-HT3receptorisaligand?gatedionchannelreceptor,theothersareGprotein-coupledreceptors.Silkwormisanimportantmodelinsect,thestudyof5-HTreceptorsisimportantforlepidopteranpestcontrolinonforestry,howevertheknowledgeaboutthe5-HTreceptorssilkwormisquitelimited.So,inthisstudy,weclonethe5-HTreceptoraddition,wegetthefoundamentalstudyofthispaperareongenesinsilkwormbybioinformatics,RT-PCR.Inreceptorbyinjectioninfunctionof5-HTlABmfollows:vivo.Themainresultssummarizedas1.Therearefourkindsof5-HTreceptorsgenesinthesilkworm,5-HTlABm、5-HTIBBm、5一HT2Bmand5一HT7Bm.Wecloned5-HTlABmfromORFthathead,theCDSof5-HTlABmhas1441bpofnucleotides,andhasoncontained1395nucleotides,encoding464aminoacidsresidues.5-HTIABmlocatedexonsthechromosome8contains3and2intronsinsilkworm.Themolecularweightssevenof5-HTIABmis51.752KD,pIis9.13,and5-HTlABmhasresultsoftissuebeenpredictedtransmembranedomains;Thehead,expressionpattemoflarvaeshowthat:5-HTlABmmainlyexpressesinabdominalnerves,testisandovary,whileithasweakexpressioninothertissues;Theresultsoftissueexpressionpatternofadultsshowthat:theexpressionsof5-HTIABmaresimilarinmaleandfemale,especiallyinbreast,antennae,legsandgenitals.Wecloned5-HTIBBmfromovary,theCDSof5-HTIBBmhas1428bpofnucleotides,andhasV

西南大学硕士学位论文ORFthatcontained1341nucleotides,encodingexons446aminoacids.5-HTIBBmlocatedonchromosome10contains3and2intronsinsilkworm.Themolecularweightsof5-HTlBBmsevenis48.599KD,pIis8.95,and5-HTlBBmhasbeenpredictedtransmembranedomains;Theresultsoftissueexpressionpa钍ernoflarvaeshowthat:5-HTIBBmexpressesinmanytissuesexceptsilkgland;TheresultsoftissueexpressionpaRernofadultsshowthat:5-HTIBBmexpressesandgenimlsininbreast,abdomen,antennae,wings,legstissuesexceptbreastinmale.female,andwhileitexpressesinmanyWecloned5-HT2Bmfromtestis,theCDSof5-HT2Bmhas1881bpofnucleotides,andhasORFthatconmined1881nucleotides,encoding626amino15contains2isexonsacids.5-HT2BmlocatedonchromosomeandIintronsinsilkworm.Themolecularsevenweightsof5-HT2Bmis69.294KD,pI9.97.and5-HT2Bmhasbeenpredictedtransmembraneanddomains;Theresultsoftissueexpressionpaaernoflarvaeshowthat:5-HT2Bmonlyhaslowerexpressioninhead,abdominalnervesandtestis;Thereisnoexpressionof5-HT2Bminmalefemaleinadults.Wecloned5-HT7Bmfromhead,theCDSof5-HT7Bmhas1510bpofnucleotides,andhaslocatedonORFthatcontained1497contains29.03,andexonsnucleotides,encoding1intronsin498aminoacids.5-HT7Bmchromosome26andsilkworm.Themolecularweightspredictedsevenof5-HT7Bmis56.132KD,pIisresultsoftissue5-HT7Bmhasbeentransmembranedomains;TheexpressionpaRernoflarvaeshowthat:5-HT7Bmhasthehighestexpressioninhead,whileithaslowerexpressioninabdominalnerves,midgut,fatbod弘testisandexpressionpatternofadultsshowthat:5-HT7Bmexpressesinlegsovary;Theresultsoftissuebreast,abdomen,antennae,wings,istheandgenitalsinmaleandfemale,andtheexpressionofgenitalshighestinmale.showthat:in2.Themultiplesequencealignmentsandphylogeneticanalysisof5-HTreceptorsinsects,theconservativeof5-HTlABm,5-HTlBBm,5-HT2Bmconservationof5-HTlA,5-HTlB,5-HT2and5-HT7Inaddition,ininsectsoraleand5-HT7BmiS30.4%.While,the45.4%,61.4%,48.4%,54.1%respectively.vertebrates,theaminoacidsintransmembranedomains(45.2%)of5-HTreceptorsaremoreconservativethannon—transmembranedomains(12.1%1.However,theconservedandtheaminoacidsintransmembranedomainsispossiblyindispensableforthestabilityofstructuretransmissionareofinformation.Itislikelythattheconservedaminoacidsofnon—transmembranere西onnecessaryforligandbinding,Gproteincoupled.Theevolutionaryrelationshipsshowthatthetypesalnereceptorfromdifferentspeciesgetstogether,thenthesanlereceptorformsbranchinasspeciesgeneticrelationships.Theevolutionaryrelationshipsof5一HTtoreceptorssilkwormareclosetobaccohomworm.Accordingtotheresultsofthephylogenetictree,wespeculatethat:5-HT1,5-ofvertebratesandinvertebrates,HT2,5-HT7receptorsmaybehave5-HTlformedbeforethedifferentiationreceptorshasformedtwocopiesinevolutionofinsects,andthetwocopiesare5-HTlAandVI摘要5-HTlBwhichhavedifferentfunctionbetweenthem..3.Thefunctionalstudyof5-HTlABmdemonstratesthat:nomatterlarvaeinhibitorof5-HTlABmreceptorsignificantrelationshipwjthCallormalemoth,theareducethevitality.Inotherwords,5-HTlABmreceptorhasofthevitalitysilkworm.Therefore.wenervesuggestthat5-HTlABmreceptormaybeinvolvedintheregulationofeffectonsignals.5-HTlAreceptoragonisthavelittlesilkworm,wespeculatethattheagonistofvertebrate5-HTlAreceptorhasweakbondstrengthfor5-HTlAreceptorofinsectsaresosilkwormbecauseoftheaminoacidsequencesofvertebratesanddifferent.Fromwhathasbeendiscussedabove,therearefourkindsof5-HTreceptorsgenesin5-HTIABm,5-HTlBBm,5-HT2Bm,5-HT7Bm.Theproteinsequencesaminoacids,whichmaybeissilkworm,conservedofthemhavesomeimportantforfunctions.Furthermore,thestudyindicatesthat5?HTlABmreceptorhasbeensignificantlyassociatedwiththevitalityofsilkworm.Keywords:silkworm;5-HT5-HTreceptor;behaviorVII西南大学硕士学位论文VIII第1章文献综述第1章文献综述1.15.HT5.羟色胺(5-hydroxytryptamine,5.HT),又名血清素(Serotonin),是一种生物单胺类神经递质和调质。5-HT的化学结构包含一个芳香族氨基酸核心和一个由2个碳原子组成的脂肪链(图1A)。在哺乳动物中,色氨酸在色氨酸羟化酶(tryptophanhydroxylase,TPH)的催化下生成5一羟色氨酸(5.hydroxytryptophan,5-H四),5-HTP在芳香族氨基酸脱羧酶(AromaticAminoAcidDccarboxylasc,AADC)的作用下生成5-HT,其中TPH是5-HT合成的限速酶¨1。TPH有两个亚型,TPHl主要在外周神经中表达,TPH2主要在中枢神经中表达也31。5-HT是一个很古老且保守的生物小分子,在自然界中,5-HT分布极其广泛,如在香蕉、草履虫、果蝇、人类等生物中都含有5-HT14.51。5-HT同时是一个重要的生物信号分子,它在动物生理上发挥着重要作用,包括发育、感觉、行为、认知、记忆等都与5-HT有关晦盯。1.1.15.HT的发现历史1868年,IrvincPage和其同事在血液中发现了一种由血小板释放,能使血管收缩的物质,他们将其特征和性质进行了分析,并根据其性质将其命名为“血清素”。在1930年,意大利学者Erspamer在哺乳动物的胃和肠粘膜、章鱼的唾液腺中发现了一种复合物,这种复合物能使鼠的子宫平滑肌收缩,后来证明该物质就是血清素。随着科学技术的进步,1946年,血清素首次用化学方法合成得到,这更是推动了关于血清素的研究,Erspamer等随后证明了血清素的化学结构为5-HT(图1.1A)。在此之后关于5-HT的研究进入了高潮,在1946年到1949年间,关于5-HT的研究论文达到了90000篇之多。在1950年,Gaddum发现5-HT在肠中的活性可以被迷幻剂麦角酸(LSD)抑制,这对5-HT的研究具有重要的贡献,这为5-HT的神经药理学研究奠定了基础,而后LSD被证明含有与5-HT相似的分子结构(图1.1B)。随后不久,JuliusAxelrod等发现5-HT同样也在脑中存在,并开始着手关于5-HT的药理学研究。此外,已有研究证明5-HT与一些精神病息息相关,且它对精神方面的健康十分重要。由此,研究者们开始转向5-HT类神经疾病的药物研究,如抗抑郁药物类。1971年,Grahame-Smith发表了一篇关于行为综合征的论文,文中提到向老鼠体内注射色氨酸或者一元氨氧化酶的抑制剂可导致老鼠的行为异常。进一步研究证明,5一甲氧基.2.甲基色胺可作为5-HT的激动剂调节老鼠的一些行为。基于这项研究结果的启发,研究者们对脑内5-HT含量变化进行了研究,结果表明,5-HT在脑内的含量变化并非总能导致行为异常,但发现一些行为的异常与5-HT受体有很密切的联系,而后的研究主要集中于5-HT受体及其药理学方面㈨3?14?15l。西南大学硕士学位论文(A)(B)Et2NOGH孓HTLSDH图1.1Figure1.15-HT和LSD的化学结构组成‘91Compositionofthechemicalstructureof5-HTandLSD1.1.25-HT的合成代谢5.HT的合成主要包括两个反应步骤:首先,色氨酸在色氨酸羟化酶(四H)的催化作用下变成5.羟色胺酸(5-HTP),这一步是5-HT合成的限速步骤,该步反应中催化酶的活性直接决定了5-HT的生成量。而后,5.羟色胺酸经过芳香族氨基酸脱羧酶(AADC)的作用,转变成5-HT(图1.2)。在哺乳动物中,TPH基因包含两个亚型TPHl和TPH2。TPHl主要在外周组织表达,人类肠道通过TPHl催化产生95%的5-HT,然后再经血小板将5-HT运送到身体的其他外周组织。由于5-HT不能通过人体的血脑屏障,所以脑中的5-HT主要由TPH2催化合成¨叩。在果蝇中,同样存在2种可编码色氨酸羟化酶的基因:dTPH和dTRH。这两个基因在体外实验中均有色氨酸羟化酶活性,但同样dTPH主要在非神经组织表达,而dTRH主要是在神经组织中表达川1。其他一些昆虫中同样存在这两个基因亚型。AADC可以催化5-HTP转化为5-HT,同时它还与多巴胺的生物合成有关。AADC主要在一些血清素能和多巴胺能的神经细胞中表达¨羽。5-HT的分解主要由单胺氧化酶(monoamineoxidase,MAO)来完成,它可催化单胺类物质脱胺反应,主要存在于脑、分泌腺、肝脏等组织中1912

第1章文献综述OHL-TryptophanTRH。TPH5-Hydroxy-L.tryptophan(5-HTP)Serotonin15-HT)图1.2Figure1.25-HT合成途径‘121Synthesispathwayof5-HT1.1.35-HT的功能5-HT主要在动物的神经系统存在,参与调控动物的某些行为习惯。在哺乳动物中,5.HT主要与动物的焦虑、抑郁、攻击性、自杀倾向等一些精神病相关,但5-HT也可作为一种调质参加一些生理反应,如血管、胃肠道等收缩、动物的排泄、一些器官组织的发育等眇1。在昆虫中关于5-HT的研究较晚,但也取得了一些进展。5-HT同样可以影响昆虫的行为活动,参与一些行为的调控。5-HT可以参与昆虫的生物节律的调控,同时研究表明5-HT与果蝇的学习和记忆也是密不可分的¨6’1",对果蝇的另一项研究也证明了5-HT在其求偶交配的过程中具有重要的意义。而对于家蚕的研究也表明了5.HT在家蚕接受外界激素刺激的信号传导方面发挥着重要的作用,且5-HT在蛾触角中的大量存在同样印证了5-HT在家蚕某些行为中发挥的重要作用。另一方面,5-HT同样对昆虫的一些生理代谢具有重要作用。对粘虫的研究表明,促咽侧体素和5-HT可以相互调节背血管的收缩,它与5.HT在哺乳动物血管中的功能相似。一些研究中,发现5-HT还参与了昆虫某些器官的发育,如神经元、卵巢等的发育成熟‘18?19-20一。西南大学硕士学位论文1.25-HT受体5-HT对于生物体具有重要的作用,然而5-HT在生物体中要发挥功能主要是通过其特异受体介导来完成。随着现代分子生物学技术的发展,目前已经被克隆鉴定的5-HT受体有7个家族,共14种,分别是1A、1B、1D、1E、1F(1家族):2A、2B、2C(2家族);3;4;5A、5B(5家族):6:7。5-HT受体均属视紫红质样受体,除5-HT3受体是配体门控离子通道受体以外,其他5一HT受体都是G蛋白偶联受体。G蛋白偶联受体具有典型的7次跨膜结构域,3个胞外环和3个胞内环。5-HT受体可调节胞内的第二信使物质cA!VIP、IP、Ca2+、AC等的释放,从而激活胞内的级联反应,进而行使功能‘21’2”。1.2.15-HTl受体家族5-HTl受体家族是最大的一类5-HT受体家族,包括5个亚型(1A、1B、1D、1E、1F)。该家族受体对5-HT具有高度的亲和力,但这类受体活性能被甲硫替平、二甲麦角新碱抑制。由于这个家族受体的氨基酸序列、药理学性质相似性较高,并且它们能特异的耦合对百日咳毒素敏感的G蛋白亚基Gi/o致使腺苷酸环化酶活性被抑制,所以将其归为一个家族。1.2.1.15-HTIA受体5-HTlA是目前研究较多,且较早克隆的5-HT受体。5-HTlA受体最先是在人类中克隆得到,它主要存在于人的脑、脾脏、肾脏中,且该受体和D2肾上腺素受体很相似,具有典型的配体结合特征。在鼠体内有两种不同的5-HTIA受体,它们存在于不同的部位,而其蛋白序列仅在第3个胞内环有一个氨基酸的差异眈¨。5-HTlA受体不但可以作为自受体,而且还是突触后受体,5-HT作用于5HTlA受体,活化内部的钾离子通道,导致神经元细胞膜的去极化,实现信息的传递。5-HTlA可促进乙酰胆碱、去甲肾上腺素等激素的释放,而在一些组织中还会导致5-HT、谷氨酸、生长素含量的降低”3’3射。1A受体与一些行为、痛觉、情绪调节具有很密切的联系。实验显示,敲除1A受体基因的小鼠会表现出焦虑、抑郁,同时,小鼠还会出现摄食过量、体温调节失常等特征。最近的文献报道还表明,5-HTlA受体还参与小鼠的认知过程,对小鼠施用5-HTlA受体抑制剂和激动剂会使小鼠表现出不同的认知能力。如果将5-HTlA受体基因敲除,小鼠会缺乏对恶劣环境的认知能力,而过量表达1A受体的小鼠相较于一般小鼠,却具有更好识别能力日4’3钉。此外,一些体外实验表明添加5.HTlA受体激动剂可以促进神经细胞的发育成熟,由此推测该受体可能还与动物的记忆能力相关。将1A受体导入到成纤维细胞后,添加5-HT也可促进细胞的有丝分裂;Abdul等在另一项体外实验中发现,5.HTlA受体拮抗剂可显著降低前列腺癌细胞的增值作用。通过以上4第l章文献综述两个实验推测lA受体可能还与细胞的增殖有关u刀。5-HTlA受体中的一些氨基酸对于该受体发挥功能具有重要的意义,如在人类5-HTlA受体385位的天冬氨酸残基作为配体的结合位点对于该受体是非常重要的。同样被证明的位点还有Asp82、Aspl16、Serl98、Ser393、Asn396,这些位点对于人类5.HTlA受体激动剂和拮抗剂的结合都是不可或缺的n42钉。因此这些特异的氨基酸对于新药的开发具有重要作用。现今已经被发现和应用的激动剂有8-OH.DPAT、丁螺环酮、氟辛克生等,这些物质可以有效的增加lA受体的活性,另外1A受体的拮抗剂有WAYl00635、罗巴佐坦、WAYl01405,其中WAYl00635是lA受体的特异拮抗剂。他们大多数已经成为商品化的药物用于治疗一些人类疾病,如抑郁症、神经分裂等u¨。5-HTlA受体可激活某些细胞内的磷脂酶C、抑制腺苷酸环化酶的活性,但由于没有在组织中对它进行深入研究,所以IA受体与这些信号通路偶联的生理学意义还不是很清楚。5-HTlA受体介导的磷脂酶C信号通路在HeLa、LtK.、CHO细胞中研究较多。在对HeLa细胞的研究中发现,磷脂酶c的激活依赖于受体的密度。当5-HTlA受体具有较高密度时,伊沙和丁螺环酮类似化合物可作为该受体的激动剂,激活该受体信号通路。相反,如果受体存在的密度较低,那么这些化合物就无法激活磷脂酶C眩¨。而对LtK-细胞的研究发现5-HT可以激活较低数量的受体来活化磷脂酶C,在较高的受体密度下却无法激活‘2刀。这两完全相反的实验结果可说明在不同的细胞系中5-HTIA受体的功能也许是有差异的。磷脂酶C和腺苷酸环化酶耦合不同G蛋白亚基导致了他们具有不同的被调节机制。实验也证明了在HeLa细胞中表达的5-HT受体优先与Q蛋白亚基耦合,这可以抑制腺苷酸环化酶并且激活磷脂酶C。而在后续的一些对HeLa、CHO.K1细胞的研究中发现,5-HTlA与腺苷酸环化酶抑制作用之间的关系可能是由Gail、Gai2、Gai3所决定,并且相关的G蛋白的表达水平直接影响了腺苷酸环化酶的偶联反应他8。2"。由此,一些研究者们认为该受体对百日咳毒素敏感的特性可能是由5-HTlA偶联磷脂酶C的能力所决定,而与腺苷酸环化酶本身无关。5-HTlA受体不仅可参与磷脂酶C信号相关通路,同时该受体还与蛋白激酶c的调节、Na+/K十.ATP酶的活化相关‘30’311。1.2.1.25-HTIB受体人类5.HTlB受体由390个氨基酸组成,主要在基底神经节中表达(特别是黑质、苍白球、纹状体)。5-HTlB不仅可作为5-HT能神经元的自受体,同时他还可以作为t氨基丁酸、乙酰胆碱和谷氨酸能神经元的异受体玎7‘381。体外实验表明,lB受体可以调节多巴胺(DA)、乙酰胆碱(ACh)、谷氨酸、Y.氨基丁酸(GABA)、去甲肾上腺素(NA)的释放。另外一些研究还证明了,lB受体可以促进催乳素、皮质醇、肾素的分泌。脑中5-HTlB受体的活性与一些神经活动息息相关,可调节动物的一些行为活动。当对小鼠注射1B激动西南大学硕士学位论文剂时,小鼠将变得不活跃、抑郁,而敲除1B受体基因的小鼠会更加积极活跃,甚至表现出强烈的攻击性。但是敲除lB受体基因的小鼠相比于正常小鼠具有更强的学习能力。此外,据研究,5-HTlB还与药物成瘾现象相关。5-HTlB受体不止与动物的行为相关,对神经胶质细胞的研究发现,lB受体也可以促进细胞的生长‘34‘39’40’41?枷。像所有5-HTl受体家族的其他成员一样,lB受体同样可以抑制腺苷酸环化酶的活性。这种抑制作用可以被lB受体拮抗剂所打断,如甲硫唾庚嚓、百日咳毒素,这说明该受体也是与G蛋白亚基Gi/Go相偶联的。lB受体不但可以负调控腺苷酸环化酶,而且在Ltk.细胞中,lB受体还可以提高胞内Ca2+离子和肌醇磷脂的水平。而后来研究者们证明1B可以同时参加cAMP和Ca2+离子信号通路途径‘43?2柏。目前已经发现1B受体激动剂有阿莫曲坦、依立曲坦等曲坦类,拮抗剂有AR-A00002,GR55562,GR127935等,而曲坦类药物现已被用于治疗偏头痛。1.2.1.35-HTID受体5-HTlD与5-HTlB有很多相似性,如人类的1B和1D受体的氨基酸序列的相似度可达93%,他们不但具有相似的药理学性质,且他们在脑中的分布也十分相似。1D受体首先在狗中克隆得到,编码374个氨基酸‘2¨。相对于5-HTlB受体而言,该受体表达量极低,所以对其表达进行定位较困难。利用原位杂交实验发现1D受体mRNA在脑许多区域存在,如纹状体、嗅皮质、中缝背核等。利用1D特异的荧光标记配体进行检测,能在脑的苍白球、腹侧苍白球、黑质观察到1D受体蛋白的存在,但是在该区域却没有检测到1D受体的mRNA。5-HTlD受体与许多人类疾病相关,如偏头痛、厌食和神经衰弱等。在猪的研究中发现,1D受体在抑制脑膜神经性炎症和神经损伤中具有重要作用,并且神经性炎症刺激被认为是偏头痛的一个可能的原因,这说明了ID受体可能与偏头痛具有一定的相关性。这些研究结果与1D存在于人类和其他哺乳动物三叉神经细胞的神经纤维中是相符的,事实上免疫组化分析表明lB、1D受体都存在于人的三叉神经处,所以1D受体关于偏头痛的推测还需进一步的实验验证。lD受体可参与一些物质的调控,如在人的心脏中可能参与调控5-HT的释放。1D受体的蛋白活性是可由生物体自身调节的,有报道指出生物体内存在一种4肽类物质Leu_ser_Ala-I觑】,这种4肽可以与1B、lD受体蛋白结合,调节其活性H5。4”。1D受体同样具有一个很清楚的第二信使系统。它可以通过结合对百日咳毒素敏感的Go蛋白抑制腺苷酸环化酶的活性。研究表明人类该受体可能还与胞内Ca2+和肌醇磷酸的浓度相M[4617Co对于5-HTlB受体和5-HTlD受体的鉴别现在已经比较容易了,他们的选择性配体结合位点不同,如SB216641可以特异的与lB受体结合,BRLl5572可以与1D受体特异结合。舒马曲坦类可以与1D受体结合,是现今用于治疗偏头痛的最主要的药物,但它不具有特异6第l章文献综述性,它还可作用于lB受体。曲坦类药物可以促进血管的收缩,而一些实验表明特异的lD受体激动剂并不能导致血管的收缩加剧,这就说明了导致血管收缩主要是曲坦类药物作用于lB受体的结果,而不是lD受体。PNU.142633,1D的特异性激动剂的单独使用也并不能改善偏头痛的症状。这两个研究结果也暗示了类似曲普坦类的药物治疗偏头痛的机制还需进一步的研究‘22?枷。1.2.1.45.HTIE受体lE受体是继1A、1B受体之后发现的又一5-HTl家族受体。1E受体最早是在人类的侧额叶中被鉴定出的,由于当时所用的检测物缺乏特异性,所以研究者们在很多位置都发现了该受体。到目前为止,研究者们依然没有找到一个特异的1E选择性配体用于实验研究。人类5-HTlE含有365个氨基酸,该受体同样抑制腺苷酸环化酶的活性,但是它的抑制作用仅有其他l家族受体效能的50%左右‘4钉。利用放射自显影技术发现1E受体主要存在于人的皮质、屏状体、海马回等部位。对人和猴的脑进行原位杂交实验发现,1E的mRNA主要存在于皮质、尾壳、杏核等部位。lE受体在人类和猴等灵长类动物的脑中研究较多,而5-HTlE受体是否存在于啮齿类动物(如小鼠)中,目前尚未发现,这就为该受体的功能研究设置了很多障碍‘47’484"。另外,5-HTlE受体缺乏一个特异的配体对它进行研究,这更是增加了受体功能研究的难度,所以关于它的功能研究还比较缺乏。在哺乳动物细胞中表达的5-HTlE受体对一些物质具有一定的亲和性,如二甲麦角新碱、麦角胺、酮色林,但是这些物质不仅与5-HTlE受体特异的结合,他们同时还对其他一些5.HT受体具有亲和力,如5-HTlF受体m1。1.2.1.55-HTIF受体5.HTlF是目前发现的5-HTl受体家族中的最后一个亚型。5-HTlF最早是在小鼠中发现的,而后不久在人类中也发现了1F受体的存在‘50’511。人类1F受体主要由366个氨基酸组成,同样它也与Gi/o蛋白相偶联抑制腺苷酸环化酶的活性b3’5钔。由于该受体的药理学特性与5.HTIE很相似,并且它与1E的氨基酸序列相似度达到了70%,所以它也被称为5.HTlEp。虽然1F与1E具有很相似的药理学特性,但是它们在脑的mRNA表达的位置却十分不同H2‘5"。原位杂交实验表明,1F受体mRNA在猪脑的嗅觉皮层、嗅前核、齿状回、扣带回等处高量表达。利用放射自显影方法对5-HTlF受体定位发现,该受体蛋白大量存在于皮质和海马区域、屏状核、尾状核等区域。利用1F的特异性放射性配体[3H]LY334370对lF在脑中的分布进行探究也得到了同样的结果"蚰。对1F受体的细胞水平研究发现1F可以抑制腺苷酸环化酶活性,并且可以激活磷脂酶C和影响Ca2+的流动‘541。7

西南大学硕士学位论文在对偏头痛的模式动物猪的研究中发现,1F在神经性炎症反应中具有重要作用。神经性炎症反应可能引发偏头痛,那么1F是否与偏头痛相关,现在还不能确定。但有报道指出,治疗偏头痛的药物舒马曲坦和那拉曲坦不但与5-HTlB\ID受体有亲和力,对1F同样具有很强的亲和力,这也许能为lF受体与偏头痛之间的关系提供线索巧5’561。虽然现今依然没有获得缺乏5-HTlF受体的突变小鼠,且关于这个受体的功能研究也还不是很深入,但是1F具有特异的激动剂LY334370,也许可以为研究作出一定贡献巧7。581。1.2.25-ITT2受体家族5-HT2受体家族包含三个亚型:2A、2B、2C,这三个亚型的氨基酸序列具有50%的相似度。5-HT2家族成员优先与Gq蛋白亚基结合,参与肌醇磷脂信号转导途径。5-HT2受体可以提高肌醇磷脂和细胞溶质Ca2+的含量,且该家族与肌肉的收缩和大脑中激素的释放有关。1.2-2.15-HT2A受体人类5-HT2A受体基因编码471个氨基酸,据研究,编码该受体的基因在染色体上的分布是5-HT2受体家族中最复杂的一个。5-HT2A在中枢神经系统中分布很广,在皮质、屏状体、海马回、下丘脑、基底神经节表达量最高。5-HT2A受体能在多巴胺、Y.氨基丁酸、谷氨酸和乙酰胆碱能神经元中表达,充当突触异受体。5-HT2A被证明是神经化学和行为应答中的重要物质。在脑部的一些区域,5-HT2A受体可促进神经元的去极化,实现神经信号的传递。活体微量透析实验表明5-HT2A对DA、谷氨酸、GABA的释放具有促进作用,但同时会抑制NA的释放"9‘6∞。在啮齿类动物的行为学研究中发现,5-HT2A亦可促进催产素、肾素、催乳素、促’肾上腺皮质激素(ACTH)、皮质醇的释放M¨。小鼠5-HT2A基因敲除实验证明,该受体与小鼠的焦虑和抑郁有一定联系,但具体机制还不清楚。5-HT2A受体除了与焦虑、抑郁、精神分裂相关,它还与平滑肌的收缩、血小板的凝集、抽搐、颤抖、求偶等行为密不可分‘62?2”。在测定细胞磷脂酰肌醇二磷酸的过程中发现,2A受体具有活化磷脂酶C的能力,并且它还可介导Ca2+的转移。在小鼠体细胞中,2A受体还可参与Na+、K+、cl一的协同运输。然而,有研究报道指出5-HT2A还可通过激活腺苷酸环化酶或者活化磷脂酶A2促进某些细胞内源性物质的表达¨3埘’6钉。先前的一些研究报道已经说明了,细胞分裂分化与磷脂酶C和蛋白酶c的活性相关,在对NIH.3T3细胞的研究中证实2A受体可以刺激细胞的分裂,这也许与磷脂酶C的活化相关。而在仓鼠细胞的研究中表明,虽然2A受体与纤维原细胞生长因子共同作用下可以诱导DNA的合成,但它并没有刺激细胞的分裂(虽然磷脂酶C活性提高了)1661。由此看来,2A受体有许多功能,但在不同的细胞类型中2A受体的功能可能不一样。对2A受体的药理学研究也说明了,在不同细胞中2A受体对同一激动剂或者拮抗剂的结第1章文献综述合浓度不一样。对5-HT2A受体进行脱敏实验表明该受体的理化性质、功能在不同细胞类型中是有差异的‘671。用仓鼠的5-HT2A受体在PS200细胞系中表达会出现脱敏现象,而这种自然的脱敏现象与该受体的磷酸化相关,如果移除该受体上5个蛋白激酶C的磷酸化位点或者抑制蛋白激酶C的活性,那么导入到PS200细胞系的2A受体就不会出现脱敏现象。在细胞系中表达的2A受体不但可以磷酸化,而且还可以发生内在化,但这种内在化并不是十分强烈¨引。另外,即使5-HT2A受体发生了内在化也不会影响该受体的整个信号通路,其放射性配体的结合位点不会丢失,且该受体调控的下游物质也没有任何改变‘691。一些临床研究表明5-HT2A受体拮抗剂和多巴胺D2受体拮抗剂类药物混合使用对精神分裂有较好的治疗效果,由此认为5-HT2A可以作为治疗神经病药类的一个重要靶点。而现今对5-HT2A受体具有高亲和力的激动剂和拮抗剂类药物(如奈法唑酮)的研究也可为以后治疗神经病类疾病提供很好的帮助‘6¨。目前已经发现了许多5-HT2A的激动剂,如DOI、DOB、DOM等。5-HT2A的拮抗剂有4F4PP、M100907。拮抗剂沙格雷酯可以作为抗血小板凝集剂在一些动脉血管疾病中运用,另外一些拮抗剂或者激动剂在治疗失眠方面也有较多应用"叩。1.2.2.25-HT2B受体5-HT2B受体也是较早发现的5-HT受体之一,人类5一HT2B受体包含有481个氨基酸。5-HT2B与基底平滑肌的收缩有关,这与5-HTl家族受体较为类似,所以在早期,研究者们始终无法将其进行归类,最后研究者发现该受体蛋白更靠近5-HT2受体家族,故将其划分为5-HT2家族"¨。2B受体的mRNA主要存在于老鼠的肠道、心脏、肺、血管等部位。利用免疫反应可以在鼠的脑中检测到5-HT2B类似受体,但该受体是否在脑中存在,目前还有较大的争议。相较于5.HT2家族的其他受体,虽然2B受体的mRNA和蛋白产物的表达量都较低,但是它在动物体内却具有不可替代的功能"”。研究表明5-HT2B受体可能参与调节小鼠摄食,以及存在于小鼠颈静脉的内皮细胞中调节血管收缩"”。敲除2B受体的小鼠会引起胚胎缺陷,如果过表达会显著影响小鼠的心血管系统,引起心脏肥大。不但如此,2B受体还与其他生理活动相关,如小肠肌肉的收缩,肿瘤的转化等"钔。当用小鼠的5-HT2B基因在非洲爪蟾的卵母细胞中表达时,可以激活依赖Ca2+的氯离子通道,而后激活磷脂酶C,但是这个激活的效果不是非常显著…751。在一些哺乳动物的细胞中2B同样具有激活磷脂酶C的功能,激活的磷脂酶C可以刺激cA.MP的生成,形成细胞级联反应¨¨。关于5-HT2B的药理学研究也较多,BW723C86可以作为5-TH2B的激动剂,但同时也对2A、2C具有一定的亲和性。5-HT2B的拮抗剂有LY272015、SB204741,同样他们也与9西南大学硕士学位论文2A、2C有较低的亲和性。因此,目前还未发现对2B特异性较高的激动剂和抑制剂‘7"。1.2.2.35.HT2C受体5-HT2C受体与5-HT具有高度的亲和性,以前被称为5-HTlC,后经研究证明其药理学特性、偶联信号通路、基因特征与5-HT2家族成员相似,所以将其归为5-HT2家族,改名为5-HT2C1781。人类5-HT2C受体含有458个氨基酸,在脉络丛中高量表达,主要是控制中枢神经系统与脑脊液的物质交换,而在人脑的中皮层、海马回、杏仁核、纹状体、黑质等处有低量表达。2C受体可在GABA、谷氨酸、DA能神经元中充当异受体,且脑中的2C受体同样可以引起神经元的去极化。活体实验表明5-HT2C可以抑制DA、NA的释放,也有一些研究报道证明了2C受体可促进泌乳刺激素和血液中ACTH的释放。另外,2C受体还可以引起发热、食欲过剩、活动障碍、疼痛感知等行为‘79’8伽。5-HT2C与5-HT2A的药理学性质极其相似,所以目前关于2C许多的功能研究还具有很大的争议。但是通过基因敲除的方法,在鼠中的功能研究是可以确定的,如果敲除2C基因会导致鼠的饮食习惯改变,从而体重超标,而且还会出现癫痫、认知缺乏。在对癫痫病患者的研究中也表明了,该受体可能是治疗癫痫病的一个潜在靶标‘7¨。用非洲爪蟾卵母细胞作为载体表达5-HT2C来研究其功能发现,刺激5-HT2C受体会使胞内磷脂酶C被激活,并且之后会引起Cl。的流动。非洲爪蟾卵母细胞同时还被用以5-HT2C受体的G蛋白偶联研究,研究表明2C受体主要与Go、Gi相偶联,并且它可以被磷脂酶C激活。同时,研究者们还发现5-HT2C同样还与胞内的Ca2+和K+的流动相关‘8¨。当在培养基中加入2C受体激动剂时,5-HT2C受体可以介导5-HT促进纤维母细胞的发育,而该过程还伴随着磷脂酰肌醇二磷酸的水解哺刀。目前已经报道的5-HT2C受体激动剂有很多,如较常用的MK212、R060.0175,但是他们与2A受体同样具有亲和力,所以他们不是2C受体的特异性激动剂。相较于以上两个激动剂,CP809191和WAYl63909对2C受体的亲和力分别是其他受体的100和66倍,因此他们通常被视为2C的特异激动剂。而氯卡色林也是2C的激动剂,现已被临床试验用于治疗肥胖症。RSl02221和SB242084可以作为2C受体的高效拮抗剂‘83?洲。1.2.35-I-IT3受体5-HT3受体是5-HT受体家族中较特别的一类受体,该受体家族不是与G蛋白偶联,而是门控离子通道受体鸭钉。通过电子显微镜观察,可发现5.HT3受体主要由5个亚基形成一个中空环镶嵌于细胞膜上随酣。据报道,目前已被证明可以编码5-HT3受体的基因有2个:5-HT3A可编码487个氨基酸,最初是从神经细胞瘤中克隆得到的,它与Cys—Cys环门控离子通道受体超家族中的其它受体具有很高的相似性,如GABAa受体、甘氨酸受体。而关于10第l章文献综述该受体的电生理和放射性配体研究也是较多的1871。5-HT3B受体基因编码笋1个氨基酸,但其五聚体并没有活性,所以通常我们所说的5-HT3受体都属于3-HT3A受体n8‘8蚰。除了以上两类5-HT3受体亚型,有研究认为还存在5-HT3CkDkE等受体,但是这些受体是否具有5.HT3受体的功能还存在许多争议眇们。通过放射自显影技术对小鼠进行研究发现,5-HT3受体主要在中枢神经系统中表达,它会通过调整Na+、K+、ca2+离子的流动,使神经快速的去极化。5-HT3受体在背侧迷走神经中也有较高水平的表达,而迷走神经与条件反射性呕吐的引发和调节相关,亦有相关报道证明,利用5-HT3受体拮抗剂可以明显抑制呕吐的发生。相较于背侧迷走神经,5-HT3受体在前脑的表达量较低。原位杂交实验显示5-HT3A受体的转录本主要在鼠脑的梨状皮质、内嗅皮质、海马回区有表达,这个结果与放射性配体研究中5-HT3受体存在的位置一致四¨。在其他的一些物种中,5-HT3同时还在背侧根部神经节、三叉神经节中检测到分布。但是目前的技术水平检测到的5-HT3受体的分布大多都是5-HT3A和5-HT3B共同表达的位置,无法区分蚴。5.HT3在自主神经元和感觉神经元细胞中均有表达,且在该区域表达的5.HT3受体的活力会显著影响心血管系统、肠道的蠕动和分泌活动‘9"。实验表明5-HT3受体还可以介导5.HT促进胆囊收缩素、DA、GABA、Ach的生成,而降低谷氨酸的释放。在其他实验中发现5.HT3受体还可能与小鼠的认知、痛觉和感光等行为有关D4。7阳。目前已被发现的5-HT3受体激动剂有2.甲基.5.羟色胺和SR57227等,其中SR57227是该受体的高效特异性激动剂。关于5-HT3的拮抗剂也较多,如贝美司琼、贝美司琼、昂丹司琼等。一些拮抗剂现已被临床用于治疗呕吐、恶心、应激性肠道综合症等‘7跗。1.2.45-HT4受体研究者们在培养小鼠神经元的实验中发现了一种新的受体,即5-HT4受体,该实验表明苯甲酰胺和托烷司琼(5.HT3受体拮抗剂)可以通过5-HT4受体增加腺苷酸环化酶的活性,而增加的腺苷酸环化酶活性又可以耦合K+和Ca2+通道从而调节胞内K+和Ca2+的浓度。这个实验导致当时的研究者们认为5-HT4受体可能与5-HT3受体有某种相关性,但后来的实验证明该想法是错误的,因为5-HT4受体为G蛋白偶联受体,而5-HT3受体却为典型的门控离子通道受体D5’9酣。但是通过以上实验也证明了托烷司琼可以作为一种拮抗剂同时打断5-HT3和5-HT4受体信号通路。5-HT4受体在被克隆之前就已经发现该受体在中枢和外围组织中存在,但早些年并不能很好的区分5-HT4受体,因为5-HT4和5-HT3以及其他的一些5-HT受体的分布形成了重叠。直到1980年PramodSaxena才从心血管中分离得到了5-HT4受体‘9¨。通过放射性配体发现5-HT4受体在人和小鼠脑中的分布十分相似,主要存在于黑质、腹侧苍白球、纹状体、西南大学硕士学位论文海马回、杏仁核等区域。已经有研究证明5-HT4受体和胆碱能受体共同存在于海马回区域,这也许预示着5-HT4的某一新的功能‘451。5-HT4受体基因被克隆后发现人类该受体的基因组结构非常复杂,该基因在基因组上有700kb,包含38个外显子。人类5-HT4受体基因通过不同外显子可以形成许多类型的拼接体,目前已被发现的5-HT4拼接体有5.HT4A——5.HT4S,虽然5-HT4受体的拼接体如此之多,但他们的药理学特点、受体与配体的亲和性却没有太大差异。除5-HT4D仅在肠道中表达,其他类型拼接体的表达位置都非常的广D"。敲除5-HT4受体的小鼠在正常的饲养环境中并不表现出行为异常,但是给予压力和新奇感刺激时,基因敲除小鼠的移动活力明显不如正常小鼠。而且敲除5-HT4受体的小鼠会对促惊厥物质戊四唑更为敏感,这也许与5-HT4受体在GABA能神经元中表达有关。实验表明5-HT4还与记忆、抑郁、摄食相关‘98。451。将5-HT4受体基因导入COS.7细胞进行表达发现,该受体可以激活腺苷酸环化酶,提高胞内cAMP的水平。但是通过实验表明,不同的5-HT4受体亚型之间的活力是有差异的,如5-HT4L激活腺苷酸环化酶的活力要比5.HT4S高得多。后有研究者指出导致5-HT4受体亚型之间活力差异的原因很有可能是该受体家族C端氨基酸对G蛋白耦合差异造成的眨”。目前市场上运用较多的5-HT4受体的激动剂有必利类药物,如扎考必利、西沙必利等,他们被用于肠胃疾病类的治疗。而5-HT4受体的的另外一些激动剂也正在被用于治疗老年痴呆‘78】。1.2.55-HT5受体家族5-HT5受体的功能目前的研究比较缺乏,该受体优先与Gi/o偶联还是Gs偶联都还不确定。研究表明5-HT5受体家族可能存在两种亚型:5-HT5A和5-HT5B,这两个亚型的受体的氨基酸序列的相似度有70%。人类5-HT5A受体具有357个氨基酸。重组人类5-HT5A受体发现,该受体可以抑制腺苷酸环化酶的活性‘9"。人类5-HT5B受体基因无法完整编码5.HT5A受体蛋白,因为其编码序列中段含有一个终止密码子提前终止了蛋白的翻译¨o∞。而鼠类5-HT5B受体基因可编码370个氨基酸¨们1。利用原位杂交实验验证了5-HT5A受体rnRNA在鼠、人脑中的分布。在小鼠脑中,5A受体的转录本主要存在于脑皮层、齿状回、锥体细胞层等区域。在人脑中,主要分布于脑皮层、海马回、小脑等部分‘10”。5.HT5A受体敲除小鼠对新环境的探索能力会加强,并且对迷幻剂LSD的反应降低,由此研究者们推测5-HT5A受体可能与小鼠的适应性相关。另一研究也表明5-HT5A受体的选择性拮抗剂对抗抑郁、治疗神经病有一定帮助,这也许与5A受体在皮层区域高量表达有一定联系¨031。5-HT5A受体的突变也会导致小鼠脑的发育异常,推测5A受体可能还与脑的发12

第1章文献综述育相关m们。目前关于5-HT5受体的药理学研究也十分缺乏,仅有SB699551可作为该受体的拮抗剂【105l1.2.65.HT6受体很早以前,人们在检测脑纹状体中腺苷酸环化酶活性的时候发现了5-TH6受体,而此时5-HT受体家族还没有进行分类。克隆的人类5-HT6受体基因可编码440个氨基酸,且该受体与Gs蛋白亚基相偶联,正调节cAMP的生成‘10酗。鼠和人类的5-HT6受体的mRNA主要在纹状体、杏仁核、海马回、脑皮层等脑区域表达,在周围组织中没有检测到5-HT6受体的表达。免疫组化研究表明5-HT6受体蛋白在纹状体、皮质含量较高,在杏仁核、海马回、小脑、下丘脑含量较低n071。5-HT6可以调节谷氨酸、GABA、多巴胺、和去甲肾上腺素的释放。利用5-HT6受体的拮抗剂进行研究发现,5-HT6主要与动物的学习和记忆相关‘78?10阳。在COS.7细胞系中表达5-HT6受体可以检测到腺苷酸环化酶活性的增加,但cAMP含量却并未发生变化,而其原因还不得而知。同样,在HeLa细胞中也发现5-HT6受体是与腺苷酸环化酶的活性紧密相连的眨加。目前已有许多5-HT6受体的拮抗剂被用于老年痴呆的临床研究,如SB742457、SAM.531等。而5-HT6受体的激动剂的研究较少,还未找到该受体的特异激动剂"舳。1.2.75-HT7受体研究者们在血管中发现了一种受体,该受体可以接受5-HT刺激使血管舒张,但是这个受体却不属于当时已经被知晓的5-HT受体家族中的任何一个。由于没有特异的药理学工具去定义这个受体,所以当时一直称该受体为类似5-HTl受体。最后研究者们在鼠、猪和人类中克隆得到了该受体基因,将其命名为5-HT7受体。不同物种间5-HT7受体蛋白的相似度很高,最高可以达到90%,但是5.H1’7受体与其它5-HT受体家族的氨基酸序列相似度却较低,不到50%。人类5.HT7受体基因编码479个氨基酸,且该受体与Gs蛋白亚基偶联,正调控cAMP的形成。5-HT7受体还可以激活胞外调节蛋白激酶(ERK)1451。编码5.HT7受体的基因可形成4种5.H1’7受体:5一HT7A——5一HT7D,这些亚型具有不同的C端。虽然5.HT7具有4个受体亚型,但这些亚型的药理学和信号通路,以及他们的分布都比较类似【109lO5-HT7受体在血管组织中广泛存在,此外5.HT7还存在于非血管的平滑肌组织,如结肠等。一项研究指出5-HT7受体蛋白还在苍白球、腹侧苍白球、黑质部位存在,但是在该区域却未检测到5.HT7受体的mRNA11101。13西南大学硕士学位论文5-HT7可以介导5-HT对血管的刺激,致使血管出现明显的舒张作用。不但如此,5-HT7还与睡眠、生物节律、痛觉和情绪相关。对小鼠进行研究发现,使用激动剂和抑制剂,或者敲除小鼠的5-HT7受体基因都会对小鼠的体温造成影响‘1…12?1131。而将5-HT7受体导入COS.7、CHO、HeLa等细胞系,可激活腺苷酸环化酶,提高胞内cAMP的含量眨柏。目前已合成的5-HT7受体激动剂有ASl9、LPl2、LP44等,其中ASl9是5-HT7受体的选择性激动剂。5-HT7受体的拮抗剂有SB258719、SB2699701781。1.3昆虫5-HT受体的研究概况5-HT和其受体在脊椎动物中存在且发挥着重要的功能,那么在昆虫中是否存在5.HT和其受体呢?随着5-HT受体研究热潮的兴起,昆虫学家们也开始着手昆虫5-HT及其受体的研究。研究者们发现在昆虫中同样存在5-HT和5-HT受体,研究表明5-HT和其受体在昆虫的一些组织中大量存在,且在中枢神经中发挥着重要功能。而关于5-HT受体,在昆虫中研究较早、较多且较深入的是模式生物果蝇,因此果蝇中关于5-HT受体的研究几乎可以代表整个昆虫界的相关研究概况u川。1.3.1昆虫5-HT受体的归类和命名许多昆虫中都存在5-HT受体,但是随后研究者们发现昆虫5-HT受体与脊椎动物5-HT受体的氨基酸序列有较大的差异,这为昆虫5-HT受体的归类带来麻烦。随着被发现克隆的5.HT受体越来越多,昆虫5-HT受体的命名也越来越混乱。为了让昆虫5-HT受体的命名标准化,有的研究者建议用“受体类型+物种名”来进行命名,如5-HTlADro、5-HT7Dro川们。虽然昆虫5-HT受体的命名可规范,但是昆虫5-HT受体的分类还存在另一问题:大多数克隆的昆虫5-HT受体缺乏相关功能和药理学研究,都是基于生物信息学的比对结果进行分类,而有的5-HT受体亚型之间氨基酸序列相似度非常高,如5-HTlB和5-HTlD,这就有可能形成错误的分类。1.3.2果蝇5-HT受体的研究现状果蝇是开始研究5-HT受体最早的昆虫,也是现今研究较为全面深入的昆虫。5-HTdro受体是昆虫中第一个被克隆的5.HT受体。该基因在基因组上没有内含子,编码564个氨基酸,蛋白序列具有8次跨膜结构,主要在果蝇头部表达Ⅲ钉。5.HTdro受体蛋白的N端具有一个甘氨酸.丝氨酸重复序列,该序列是葡糖氨基葡聚糖的结合位点,而同源的重复序列在果蝇的时钟基因per和脉孢菌的基因中都存在,这说明5-HTdro可能参与生物节律的调控。5.14第l章文献综述HTdro蛋白与G蛋白偶联受体蛋白具有很高的相似性,且与人类5-HTlA受体的相似度较高,所以当时将该受体归为5-HTlA。将5-HTdro蛋白导入老鼠NIH.3T3细胞表达时,5-HT可以通过该受体活化腺苷酸环化酶产生cAMP。该实验还对不同激动剂与5-HTdro亲和效率进行了研究,研究表明5-HT的亲和力最高,2.甲基.5.色胺和LSD的亲和力较低,而没有检测到8-OH.DPAT与5-HTdro受体结合u1们。而在另一项关于5-HTdro(在该研究中称为5.HTdr01)的药理学研究中发现,在COS.7细胞中,LSD对5-HTdro受体却有很高的亲和力,一些物质与5-HTdro亲和力高低的顺序为:麦角隐亭>布他拉莫二甲麦角新碱>5.HT>哌唑嗪>布他拉莫育亨宾>8.OH.DPAT[1161。虽然研究初期一致认为5-HTdro与人类1A受体比较类似,但是随后的比对发现5-HTdro的跨膜区与鼠和人类的5-HT7受体的相似度分别为56%、57%。5-HTdro受体、哺乳动物5.HT7受体都是正调控腺苷酸环化酶的活性,且研究也表明5-HTdro受体与哺乳动物5-HT7受体具有相类似的功能,可能调节神经活动、生物节律。所以最终将5-HTdro改名为5-HT7dro194}。在人类5-HT7的药理学研究中发现一些物质对受体的亲和力为:甲硫替平>5.甲基.色氨酸>甲麦角林>5一HT>8.OH.DPAT。然而这些物质对于5-HTdro的亲和力也不一样,特别是8-OH.DPAT对5-HTdro的亲和力非常小,这更能说明5.HTdro属于5-HT7受体,而不是5.HTlA受体…¨。5-HTdr02A、5.HR的2B是继5.HT(h之后克隆的基因,5-HTc№2A基因编码834个氨基酸,5.HTdr02B基因编码645个氨基酸Ⅲ叫。5-HTdr02A和5-HTdr02B基因在果蝇胚胎和成虫的中枢神经系统中均有表达。同样将5-HTdr02A、5-HTdr02B受体基因导入NIH3T3细胞表达发现,当5-HT作用于这两个受体时,它们均可抑制腺苷酸环化酶的活性。这两个受体同样可以激活磷脂酶C的活性,增加肌醇磷脂的含量。再者这个受体的氨基酸序列与人类的5-HTl家族中的受体序列同源性较高,所以5-HTdr02A后被更名为5-HTlAdro,而5.HTdr02B后被更名为5-HTlBdro。药理学分析显示一些物质对于5-HTdr02A受体的亲和力为:麦角隐亭>哌唑嗪>d-布他拉莫>二甲麦角新碱>1.布他拉莫>5.HT>育亨宾>8.OH.DPAT;对5-HTdr02B受体的亲和力为:麦角隐亭>d.布他拉莫>二甲麦角新碱>5一HT>哌唑嗪>1.布他拉莫>育亨宾>8.OH.DPAT。而这两个受体对5-HT的亲和力有较大的不同,5-HTdr02B对5.HT的亲和力是5.HTdr02A的八倍‘114?11阳。5-HT2dro是果蝇中的第四个5-HT受体,该受体与人类5-HT2受体结构和药理学性质相似。5-HT2dro受体基因编码868个氨基酸,有五个内含子,8个疏水区,其中7个为跨膜区。5-HT2dro受体的跨膜区与人类5-HT2受体的相似度为40%[1191。将5-HT2dro受体基因导入到COS.1细胞表达,用不同的激动剂和拮抗剂研究其药理学特性发现:对5-HT2dro受体抑制作用大小为:利坦色林>酮色林>苯噻啶>5.HT>司托哌隆>螺环哌丁苯=赛庚啶=美舒麦角=N.乙酰.5.HT>二甲麦角新碱,这个药理学特性与鼠5-HT2B受体较类似¨181。而关于5.15西南大学硕士学位论文HT2dro受体的细胞信号通路还未见有报道,但可推测5;-HT2dro的信号同路也许类似于脊椎动物5.HT2受体,激活胞内的磷脂酶C。5-HT2dro主要在果蝇成虫的中枢神经系统中表达,在早期的胚胎中也检NNT5-HT2dro的存在‘11们。1.3.3其他昆虫5-HT受体的研究现状当第一个5-HT受体基因在果蝇中被发现后,陆续有其他类昆虫5-HT受体基因被克隆。特别是近年来生物信息学的兴起和一些昆虫基因组测序的完成,越来越多的昆虫5-HT受体研究被报道,如烟草天蛾、赤拟谷盗、意大利蜜蜂、双斑蟋等。虽然研究者们对果蝇中的5.HT受体进行了一定的药理学分析,但是相较于脊椎动物,昆虫中的相关研究还很缺乏。最重要的是,虽然目前已经有许多昆虫5-HT受体被克隆,但是关于昆虫5.HT受体的功能还知之甚少,鲜有相关研究报道。16第2章引言第2章引言2.1研究背景及意义5-HT是一种单胺类物质,在生物体内发挥着重要的功能。作为神经递质,5.HT主要与生物的一些行为习惯相关,如抑郁、焦虑、学习、记忆等。5-HT不但是神经递质,而且它还可作为一种调质在生物体内发挥作用,如促进神经元的发育成熟、调节一些激素的释放、促进血管的收缩等。而5-HT发挥功能,需要其特异的受体来介导。目前已发现的5-HT受体有14种,分别为5.HTlA、5-HTlB、5-HTID、5-HTlE、5-HTlF、5-HT2A、5-HT2B、5-HT2C、5.HT3、5-HT4、5-HT5A、5-HT5B、5-HT6、5-HT7。这14种受体除了5-HT3属于配体门控离子通道受体,其他5-HT受体都是G蛋白偶联受体。因为5-HT受体与人类的一些精神性疾病息息相关,如人类的偏头痛、老年痴呆、抑郁、自杀倾向等,所以对5-HT受体的研究具有重要的价值。而目前治疗一些精神性疾病的药物,80%都是以5-HT受体作为治疗靶点。家蚕作为一种重要的鳞翅目模式昆虫,已有研究证明家蚕中同样含有5.HT,然而其5.HT受体的研究还未见有报道。本研究通过生物信息学、RT-PCR等方法,在家蚕中成功克隆鉴定到4种5-HT受体:5-HTlABm、5-HTlBBm、5-HT2Bm、5-HT7Bm。并且我们还对5-HTIABm受体的功能进行了初步探究。通过本研究可以为家蚕5.HT受体的功能研究奠定基础,为昆虫的生物防治提供一个新的思路,同时对人类相关疾病的研究也具有一定的借鉴意义。2.2主要研究内容1.家蚕5-HT受体基因的克隆鉴定、序列分析以及表达谱利用NCBI、家蚕基因数据库和生物信息学等方法,克隆鉴定得到家蚕中存在的5-HT受体基因,并对克隆基因的核酸和蛋白序列进行分析。而后,设计表达谱引物对5-HT受体的组织表达进行分析。2。家蚕5-HT受体蛋白多序列比对以及进化分析.通过克隆得到的5-HT受体基因序列,利用下载得到的其他物种蛋白序列进行多序列比对,并构建进化树分析进化关系。3.家蚕5-HTlABm受体的功能初步探究对家蚕幼虫、蛹、成虫注射5-HTlABm受体的特异激动剂和拮抗剂,观察家蚕的生理和行为变化。17

西南大学硕士学位论文2.3研究技术路线第3章家蚕5-HT受体基因的克隆鉴定、序列分析及表达谱第3章家蚕5-HT受体基因的克隆鉴定、序列分析及表达谱5-HT在生物中存在非常广泛同时也发挥着重要的作用,是一种很古老的神经递质和调质,而其发挥功能往往需要通过不同的受体来介导,而现今大多数精神性疾病都与其受体功能异常相关。目前已被发现的5-HT受体有14种,在生物中广泛存在,包括人类、鱼类、简单的多细胞动物类。在昆虫中也有关于5-HT受体研究的报道,主要集中在果蝇、赤拟谷盗、烟草天蛾等模式生物中。家蚕作为昆虫中另一个重要的模式生物,关于5-HT受体的研究还很少,甚至还处于起步阶段,所以对家蚕中5-HT受体进行克隆鉴定十分必要。本章通过检索,从NCBI下载得到了人类、褐家鼠、果蝇、赤拟谷盗、双斑蟋、烟草天蛾、意蜂的5-HT受体蛋白序列,结合家蚕基因组数据库和信息分析手段克隆鉴定到家蚕中存在4种5-HT受体。本章还对这4种受体基因进行了组织表达谱分析。3.1材料与方法3.1.1材料本章所用实验材料为西南大学家蚕基因库提供的家蚕Dazao品种。蚕卵在正常条件下(温度25"C、相对湿度80%)催青,孵化后的幼虫在25℃下用新鲜桑叶饲养。取材时,预先准备好无RNase的1.5mL离心管,并向里加入1mLTrizol,将取好的材料迅速放入到管内.80℃保存备用。3.1.2主要试剂19西南大学硕士学位论文3.1.3主要试剂的配制(1)0.5mol/LEDTA(png8.01mL称取93.07EDTA溶于400ddH20中,加入12.3gNaOH调节溶液pH值至7.8,然后用10mol/L的NaOH调节pH值至8.0,121℃高压灭菌30min,4"C保存备用。(2)TAE电泳缓冲液(50x母液,pH8.5)称取121gTris碱,加入大约350mL双蒸水,再加入50mL28.550.5mol/L的EDTA(pH8.0)和mL冰醋酸,玻璃棒搅拌溶解。后用双蒸水定容至500mL,使用时稀释成1倍即可。(3)LB培养基LB液体培养基:分别称取1g胰化蛋白胨、0.5g酵母提取物、l100gNaCl,加去离子水定容至mL,121℃高压灭菌30min。gNaCl、1.5LB固体培养基:分别称取lg胰化蛋白胨、0.5g酵母提取物、1g琼脂粉,加去离子水定容至100mL,121℃高压灭菌30min。待培养基冷却至手刚好能触摸时,加入适量抗生素混匀,并立即制备平板。3.1.4主要仪器设备仪器名称JT202N电子天平TOMYAutoclaveSS.325型高压灭菌锅生产厂家上海精天电子仪器有限公司TOMYA8000自动双蒸水仪摇床37℃培养箱金属浴超净工作台制冰机冷冻离心机微量移液器凝胶成像系统Smart北京泰亚赛福科技发展有限责任公司华普达常州菲普实验仪器厂杭州瑞诚仪器有限公司苏州佳宝净化工程设备有限公司SANY0日本日立公司EpendorfBio.RadSpeed3000型分光光度计PCR仪DYY-6C型电泳槽Bio-Rad公司Bio.Rad公司北京六一仪器厂上海菲恰尔分析仪器有限公司台式高速离心机TGL-16G3.1.5生物信息学分析网站及软件美国国立生物技术信息中心(NCBI):http://www.ncbi.nlm.nih.gov/家蚕基因组数据库:http://www.silkdb.org/silkdb/信号肽预测:http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/跨膜区预测:http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/20第3章家蚕5-HT受体基因的克隆鉴定、序列分析及表达谱结构域预测:http://smart.embl-heidelberg.de/三级结构预测:http://swissmodel.expasy.org/workspace/index.php?func=modelling_simplel相关软件:DNAMAN、Primer5.0、Bioedit3.1.6RNA的提取、检测以及cDNA的制备、检测RNA的提取将洗净的研钵、研棒用锡箔纸包好放于烘箱160"C烘4小时以上,为防止RNA降解,整个实验过程中需佩戴一次性口罩,且尽量在低温下进行。(1)从.80"C冰箱中取出材料立即放入已预冷的研钵中,加入液氮反复迅速的研磨,直至将材料研磨至足够细。(2)取磨好的材料100mg装入含有1mLTrizol的1.5mL无RNase离心管中,剧烈震荡5min,静置10min。rpm,离心15min。将上清转移至新的无RNase离心管中。”)钉))4"C,12500加入200uL氯仿,剧烈震荡2min,静置10min。40C,12500rpm,离心15min。将上清水相转移至新的无RNase离心管中。"D)))加入500uL异丙醇,颠倒混匀,静置10min。40C,12500rpm,离心15min。弃上清,加入1mL75%乙醇洗涤沉淀3次。4"C,9000"曲”)玲Drpm,离心5min。弃上清,将离心管倒置于一干净的一次性手套上干燥lO.30min。加入40uLDEPC水溶解RNA。¨l、,、JRNA的检测首先用琼脂糖凝胶电泳检测RNA的完整性,用紫外分光光度计测定A230/A260和A260/A280值及浓度。然后于一80"C冰箱保存备用。cDNA的制备取200uL无RnasePCR管,依次加入如下试剂。第一阶段:变性解链总RNARNA4p.L1pL9¨LOligo(dT)DEPC水70。C温浴6分钟后,立即冰浴5分钟以上。2l西南大学硕士学位论文第二阶段:逆转录反应5xBufferm叮TP5uL2uL1pL1uL25ulRNase抑制剂M—MLV加DEPC水将体积补至将25此反应体系置于42。C温浴2的eDNA。h后,70"C5min灭活反转录酶,.20"C冷冻保存转录合成cDNA模板检测将cDNA模板稀释3—5倍后,以家蚕管家基因BmActin3为检测基因,PCR扩增检测反转录的cDNA质量。PCR反应体系:10xBuffer1.5uLMgHdNTP1.2此1.2pLpLA3上游引物0.6A3下游引物rTaq0.6uL0.12pL1pL15¨LS,24模板cDNA加双蒸水将总体积补至PCR扩增程序:94"C预变性4rain;94。C变性40s,56。C退火45S,72"C延伸45个循环;72℃延伸10min,12℃保存。电泳检测PCR产物:取PCR产物3ul点样于1%琼脂糖胶,以溴酚蓝为指示剂,恒压200V进行电泳。待指示剂条带电泳至胶2/3处时,取出琼脂糖胶至EB液中染色10min,然后于凝胶成像系统中观察条带并照相保存。3.1.7目的基因的克隆目的片段的PCR扩增以家蚕5龄3天头(5-HTlABm/5-HT7Bm)、精巢(5-HT2Bm)、卵巢(5-HTIBBm)的eDNA为模板,用设计的克隆引物(表3.1)进行PCR扩增。PCR体系如下:

第3章家蚕5-HT受体基因的克隆鉴定、序列分析及表达谱.10xExTaqBuffer2.5gL2gL2gL1”LM92+dNTP上游引物下游引物ExTaq1此0.2gL模板eDNA加双蒸水将总体积补至PCR反应条件:2此25此94。C预变性4min;94。C变性40s,56"C退火45s,72。C延伸45s,35个循环;72℃延伸10min,12℃保存。表3.1引物序列Table3.1Primersequences基因名称表达谱引物序列克隆引物序列目的片段的回收将获得的PCR产物进行1.5%的琼脂糖胶电泳,EB染色,于凝胶成像系统切下目的片段,按照Axygen胶回收试剂盒说明书回收目的片段,具体操作步骤如下:(1)割下含DNA的琼脂糖块,使它尽可能小,放入预先称好重量的1.5mL离心管中。再次称重,获得胶块重量。(2)按每100mg琼脂糖块加入300uLSl液的比例加入Sl液,于500C温浴10min,使胶块完全融化,期间每2min颠倒混匀一次。(3)将融化后的Agarose液移入吸附柱,9000g离心1min。倒掉收集管中液体,将吸附柱放回收集管。(4)在吸附柱中加入600uLW1液,静置1.5min,离心lmin。倒掉收集管中液体,将吸23西南大学硕士学位论文附柱放回收集管。(5)(6)加入250uLWl液,离心2min。uL将吸附柱转入一干净的1.5mL离心管中,在吸附柱膜中央加入20.50静置1min,离心2min。将DNA轻微混匀后,.20℃保存。T1液,室温目的片段的连接回收的目的片段DNA直接与购自TaKaRa的pMDl9.T载体连接,连接体系如下:回收DNASolutionI4uL5uL1uLpMDl9-T混匀,16℃连接4h。转化(1)(2)将感受态细胞放于冰上融化。待其完全融化后加入5uL连接产物,冰浴30min。min。h。(3)42℃金属浴热击90S,冰浴5(4)(5)加入600uL不含有抗生素的LB液体培养基,37"C,220rpm摇床培养1取200uL菌液涂布于含有氨苄青霉素的LB固体培养基上,37。C正置培养30min后倒置培养14.16h。阳性克隆的筛选及测序取出平板,挑取单菌落于含有lmLLB液体培养基的1.5mL离心管内,37。C,220rpm摇床培养6h后,进行菌液电泳和菌液PCR,琼脂糖电泳检测。将得到的阳性克隆菌液写好标签送给公司测序。3.2结果与分析3.2.1家蚕5.HT受体基因的克隆以及核酸序列分析本研究从GenBank中下载得到人类、果蝇的5-HT受体家族蛋白序列,将这些序列在家蚕基因组数据库中进行比对,共得到4个家蚕中可能存在的5-HT受体基因,分别将其命名为5-HTlABm、5.HTlBBm、5-HT2Bm、5-HT7Bm。将家蚕中可能存在的受体基因核酸序列进行ORF预测,根据预测结果设计可包含完整ORF的克隆引物,并对这四个基因进行克隆测序(图3.1)。第3章家蚕5-HT受体基因的克隆鉴定、序列分析及表达谱lA)18I《CItDI瀚辫糯季l黝渤图3.1家蚕5.HT受体基因克隆图(A:5-HTlABm..B:5-HTIBBm.C:5-H12Bm.D:5-HT7Bm.每个圈左边为叫收的PCR产物电泳图,右边为菌液PCR产物电泳图)Agaroseeleetrophoresisforcloningofsilkworm5-HTreceptorgenes(A:5-HTlABm.B:5-HTIBBm.C:5-HT2Bm.D:5-HTTBm.TherecoveredPCRproductsisshowedontheleft,b扯teriaPCRproductsisshowedontheFigure3.1right)将克隆得到的核苷酸序列与家蚕基因组数据进行比对,结果一致,而5-HTIABm(图3.2)、5-HTIBBm(图3.3)、5-HT2Bm(图3.4)、5-HT7Bm(图3.5)预测的ORF的长度分别为1395bp、1341bp、1881bp、1497bp,可编码氨基酸464aa、446aa、626aa、498aa。GCGATG汨ATGCGTCTCAACl7ATCAAGCGAGTTGAACACl.ACTAAC^^TGACGTCGCATATCCGACCTCTGAGTGGTTCGACGCGAACTGCTCCTGGGTGGMGTGGT,汀CGTGGGGCTGCAACACTACGGTCAACAG}CACAGCAAGCAACTCCACGAGCAGTGACGTCACGTCGCTCGTCCTTATGGCTGTCACCTCTGTAGTTCTCGCTCTCATCATCTTAGCTACT盯CGTTGGC^ATGTTTTCGTGATAGCCGCTATTATTATCGAGAGGAATCTTCAGAATGTAGCTAATTATCTGGTCGCGTCGCl-AGCGGTCGCTGACCTCATGGTCGCGTGCTTGGTGATGCCCTTGGGCGCTGTAr^TGAAGTTAGTCAAGGTTGGATCCTGGGTCCC:GAGCTCTGCGACATGTGGACCTCAAGCGACGTACTCTGCAGTTCCGCATCGNrATTGCACCTGGTCGCTATCGCCACTGACAGGT丙rTGGGCCGTGACCGATGTTGACTACATCCATATACGTAACGAGAAACGG^TCTTCACC^TG^TTGTCCTGGTGTGGGGTGCTGCTCTCGTCGTCTCTCTGGCACCGCAGCTGGGCTGGAAGGACCCTGACTACCTGGCCAGGATCACGCAACAGCAAAAGTGCCTTGTTAGTCAAGACTTGGCAT盯CAGATCTTCGCCACTTGCTCCACATTCTATGTACCTCTTGCTGTAATTCTGATTCTCTAcTGGAAGⅪ酊TTCAAACTGCAAGACGACG忑酊”、GGAGAAGACGCGAACCTCCTCCCCCTCGACCCACTTCAGCTGACGGTGCTCCACCATCAGGACGCCCA声ITCCAGTCGGCGCGAGACCGGCGGTTCGTTAAGAAA^GATTCCTGAACTTGAAGAAATGCAATCAGCGCACTCGTGTCGAAACTTTAGCAGCTGCGTTATTACTGACCGAGGGTCAAAGCACTTCGACGGTTGATACACTAGATGAAGAGCCAAGGACCACTGCGTTTACCG、、N嬉、℃GAGAAAATGCN虱CTGTTTCCCCAGAAAAGTCTTCCTCGACGGTCACN蠛tGGCTCGAAACCAGAAAAGGCGATCGTTTCAGCTCCGACTCATCGTGAAAAGAAGGAGTCTCTCGAAGCGAAGAGGGAGAGGAAAGCAGCGAAGACCCTTGCAATCATAACGGGAGCGTTTGTGTTCTGCTGGCTTCCGTTCTTC^TCATGGCGCTGGTGATGCCA^TCTGCCAAACGTGCGTGATCAGCGATTACTTGGCCAGTTTCTTCTTGTGGCTCGGCTATTTCAACTCGACCCTGAACCCGGT朋伪弱CACGATATTCAGTCCGGATTTCCGTCAAGCCTTCGCTCGA—ITCCTTTTCGGAACTCACAGGAGGGGACGCAACAAAAAATTCTA^CAGCGTTGeCTeTp—TAeATTTACACCTA#汀CCGATACTCGG丁MNASQLSSELNTTNNDV^yPTSEWFDANCSⅥ『VEWSWGCNTTVNSTASNSTSSDVTSLlI,LM,ⅣTSVVLAL¨L^TlvGNVFVIAAI¨ERNLQhⅣAhIYU/ASl凤脏DLMVACLvMPLG风ⅣEVSQGWlLGPELCDMWTSSDVLCSSASILHWAl^TDRYⅥ艏VTDVDYIHIRNEKRIFTMIvU舢GAALWSLAPQLGⅥ,KDPDYl^刚TQQQKCLVSQDL—ⅣQlFATICSTFYVPL,ⅣIULYWⅪFQ"IRR剐RRRREPPPPRPTSADG^PPSGRP|QSARD煦FVKKRFLNLKKCNQRTRVETI^A^ILLTEGQSTSTVDTLDEEPRTTAFTVNEKMQSVSPEKSSSTVTNGSKPEKAⅣSAPTHREKKESLEAKRERK^AKTLA¨TG^FVFC_lfvLPFFIMAlVMPICQTCvISDYLASFFL、^,LGYFNSTLNP、,IYTIFSPDFRQAFA刚LFGTHRRGRNKKF图3.2Figure3.2sequencesarc矗15陌阴历玎基因oI河序列和预测蛋白序列(黑色字体为ORF,下划线为引物序列)ORFandputativeaminoacidsequenceof5-HTlABingene(BlackfontisORF,primetunderlined)西南大学硕士学位论文£§鱼!鱼』!触G亟§e^TGGAGGGCGCGGMGGGC^^G^GGAGCTAGATTGGGAAGCGCTGTACCTGCGCCTCCCGCTGC^GMCTGCTC^TGGMCTCCAC^GG,frGGG^GCCGAACTGG^^TGTG^CTGTGGTGCCC^^1.^CMCCTGGTGGCAGGC,盯CCGCGCCCTTCG^CACGCCCGCTGCCCTGGTTCGCGCCGCAGCCAAAGCCGTCGTGCTCGGCTl-ACTT^TTTTAGCl-ACTGTTGTTGGT^^TGTGTTCGTG觚^GCTGC^^m盯TGTl.AG^GAGACACCTCCGCAGTGCTGCCMC^^TCTG^TCCTGTCTTTGGCCGTGGC^G^CTTGCl.AGl.AGCCTGTTTGGTGAl’GCCCCTCGGGGCGGT盯ACGAAGTCGTGC^^^G^TGGACCCTTGGACC^GMCTTTGCG^T^TGTGGACTTCAGGCGACGTCCTGTGTTGTACTGCTTCTATCC下^C^ITCTAGTCGCTArTGCACTCGACAGGl-ACTGGGCTGTGACCAACATTGACT^CArAC^CGCCTCT^CAGCT^^GCGGGTGGGT^TGATG^TCGCCTGTG玎盯GG^CTGTTAGTTTTTTTGTGTGCA_rAGCTCAGCTGTT^GGATGGAJ蚺G^ITCCGGACTGGMCCMCGCGTGTCCGAGG^TCTTAGATGCGTGGTCAGTCA^G^CGTTGGAl_ACCAGATTTTTGCMCGGCTTCATC,汀TCl.ATGTGCCGGTTCTGATl.ATTTm蚺TTTTGTACTGGCGG^TA_r^TCAA^CCGCT^GGA^MG^芮r^CGTCGAAGACGTGGAGCTACGGCCCGCGGCGGAGTTGGACCCCCGCCCGTGCCCGCCGGAGG^GC^CTGGTCGCCGGCGGGGGC^GCGGAGGT^TTGCGGCGGC^GTCGTCGCCGTCATCGGACGACCTCTTCCMCG^下^TCTGAMCGACCACGACCGGTTTCACGA^TGTTTCATCGAACMCACGAGCCCCGAAAAAC从TCTTGTGCCMCGGCCTCG^GGC^G≯盯CCGCCGACCACGGGTl-ACGGTGCTGT^GCAGCGGC肖rACT^TCCGTCGCTCGTGCGTCGCMGCCMMGMGCCGCTG^CTClA^^CGGGⅣl^GMAAGCGGCTMGACATl-AGCT^融ATCACCGGAGCCTTTGTGGC囊汀GCTGGCTTCCTTTCTTCGTGTTAGCGATTCTCGTTCCGACGTGTGATTGTGMGTGAGTCCCGTGCTGACTTCGCTGTCTCTCTGGCTTGG兵rATTTCAATTCTACTTTGAJ^TCCTGT^^T^T^T^CGGTGTTCAGTCCCGAGTTl-^G^CACGCGTTTCAGCGTCTGCTGTGCGGTCGACGGGTGCGTCGCCGCCGCGCCCCGcAGTAGTTACCTACCC丁CG强GA下eTT丁eA盎下ee张eCCG焱e了GAcCAeG下e下反GTTC§e芦滞ACAeTTACGT了ATeTTGTTMEGAEGQEELDWEAIYlRLPLQNCS恻STGWEPNWNVTVVPNTTV岍^fQAS^PFDTf弧AIVRA^AK≠^,VLGLLIL,州VACLVMPLG月VYEWQRIⅣTLGPELCDMnrrSGDVLCCl-ASILHI、德I^U)VGNVFVlA^ILLERHLRSA—NNLILSI舳伪DURYn^M,TNIDⅥHASl-AKRVGMM魄CVnfTVSFFVC魄QLLGu『I(DPDWNQRVSEDLRCWSQDVGYQI同町.ASSFYVPⅥlILIlYWRIYQl_ARKRIRRRRG^T^RGGVGPPPVPAGG^l、,AGGGSGG请A简~筒l,lGRPLPTISETTTTGFTNVSSNNTSPEKQSC肘_GLEADPPTTGYGA、舱AJ|cnrPSIVRRKPK日MoSⅪ讵刚‘MKT圳ITG觥CWLPFFⅥ.AILVPTCDCEVS5-HTlBBmgene(BlackfontisOR/:。primerPVLTSLSU~LGYFNSTLNPVnlVFSPEFRH^FQRLLCGRRVRRRR^PQ图3.3Figure3.3sequencesarc5-HTlBBm基因ORF序列和预测蛋白序列(黑色字体为oRF,下划线为引物序列)ORFandputativeaminoacidsequenceofunderlined)26第3章家蚕5-HT受体基因的克隆鉴定、序列分析及表达谱ATGCATGTGCCGGAGATCTTTCTATCATCTGATCTGACTCCTGAATTCAATGAGATTGTATTCGAAGTGAACATT?TCATTGGACAATGAAACCCGG^ATGCCACTGATGCTCACGGGGATGTCGGTGTTAACAACTGGTGGGCGCTTGTGGCTTCAATGCTGGTW汀TGCAACGGCCACAGGGAACGTCT_r.AGTCTGCCTCGCC—ITTTACTTGGAGAGGAGGTTACAAAACGTGACGAATTATTTTCTGATGTCGCTCGCTATAACAGATTTACTTGTCGCCATTTTGGTCATGCCGCTCGGGATTCTAACTTTAGTTCGAGGTCACTTTCCCTTGGCCGCCCCGTACTGCCTCACCTGGATCTGTCTGGACGTCCTTCTATGCACAGCGTC弋心CATGCACCTTTGTAC弋甄CAGCGTTGATCGATACCTTTCGTTGCGTTATCCGATGAGGTTCGGGAGA/蚺CAAGACTAGAAAAAGAGTCACAGTCAAGATCGCCTTCGTTTGGATTCTGTCCACGGCC^TGAGTCTTCCACTGAGTCTl.MGlj^TTCC^^G^,盯GCGC^^TCAGTCCTC^TCGGTGGCTCCTGTCAGGTCCCGGATCCGCTTTACAAGGCCATTGGTTCGATAATATCCTTCTACATACCTCTTGGAGTGATGTTGCTGACATATGCACTGACAGTCCAGCTACTGGCCAGACAGAGGAAGGGATTGGGTGCAGGATGGGCTCCAGGCTGGCTGGGTGCGCCTACTATGGGTTCTCTAGGTCGCCGATGCACGTGGCGAAGGATCCTTGGTCCCAGGAGTGGTACACCTCAGCATTCGGCGGCCTCCACTGAAACCGAACTACCGCCGATCGACACCAGAGATCTATGGCTTCAGGATTCGAGCGAGCCTGCCCCCTCAGCAATGTCAGCACTCCATCAGTTCGGGGCAGAAATGTTGCGTCTCTCTCGAGGCTTGGAAGCTTCCGCGGCGGCTAAACCGCAGTTTCGAGGGACAAACATCTCCGAAAGAGGCGGAATGCTGACGCCTGGTTCATTAAGTGTATCTTCGAGTTCTCCATCTTCAATGCTGCAAGATCGACGAAGACCATCATCTTCGGGTGACCCGACACCCGTTCATCGACCTAGAAGTGCCTCGGACGACGAGAGCAACGACGGTCTATTAGCACCATCCAATCTTACTGCT^AATCCAGAAGTTCCGAAGATGGTCTTCTTTTACCACCTCCCTGCACCTGTCCCTATTTTGGCTCAGATTCAACACCTCCTCGACGTACCACTGAAGTAATAATCGTACCTGGTGGCGATATAAACGGTTGCAATGGATTTCCAAAAAACGGTAATATGAGAGATGAACCATCCACCCCAATATTCCGACGGTCAAGTAGAGGCGCGTCATCAATGGTAACTTGGGACGAAGCGAGAAGATTTCGAAGGGGCTCTAGCTTTGGTGGCGCAAGAACAACTTTGTCCACTCCAGTGCGCAGTATTCGAACTCAGAGATCGATGCGATCTCAGCCTAACACGACTCATCAGCGGCAAACACCACGAACGCATCATTCTAGAAATTCCAGTGTAATTTCTAGAAATTCTTCTCGTCACGGGAGAATATTGCGTTTAGAGCAAAAAGCCACAAAAGTATTAGGCGTTGTTTTTTTTACGTTCGTCGTTCTCTGGGCTCCGTTTTTCATCCTTAACATGGTACCGGCTGTATGTCCCGACTGCGAAGGGAAAATCGCTCATTGGGTATTCGATTTTGCACTATGGCTAGGCTATGCGAGCTCAATGGTGAATCCAATATTTTATACGATCTTCAATAAAGTGTTCAGGCAGGCCTTCAAAAAGGTATTAAGGT鱼I£叁美豇虹工鱼I叁叁囤丝幽鱼叁鱼笪量蝗MHVPEIFLSSDLTPEFNEIVFEVNISLDNETRNATDAHGDVGVNNWWALVASMIVIATATGⅢLVCI^rYlE褂也QN、rrN丫FLMSL~TDLLVAILVMPLGILTL、爪GHFPLMPYCLTvvICLDVLLCT.ASIMHLCTlS、,DR几SLRYPMRFGRNKT耿R~1、,KI^F、^^nLST^MSLPLSLKySKN^QSVLIGGSCClVPDPIYK^IGSIISFYlPLGVMLLT眦1、,QLL^RQFU(GLG^GⅥ,ApGWLGAPTMGSLGRRCTWRRlLGPRSGTPQHSAASTETELPPIDTRDLWLQDSSEPAPSAMSALHQFGAEMLRLSRGLEASAAAKPQFRGTNISERGGMLTPGSLSVSSSSPSSMLQDRRRPSSSGDPTPVHRPRSASDDESNDGLLAPSNLTAKSRSSEDGLLLPPPCTCPYFGSDSTPPRRTTEVIIVPGGDINGCNGFPKNGNMRDEPSTPIFRRSSRGASSMVTWDEARRFRRGSSFGGARTTLSTPVRSIRTQRSMRSQPNTTHQRQTPRTHHSRNSSVISRNSSRHGRILRLEQKATKVLGVVFFTFVVLWAPFFILNMVPAVCPDCEGKIAHWVFDFALWLGYASSMVNPIFYTIFNKVFRQAFKKVLRCQYCKYRR图3.4Figure3.4O础and矗日砣8珊基因oRF序列和预测蛋白序列(黑色字体为oRF,下划线为弓l物序列)fontisORF,primerputativeaminoacidsequenceof5?HT2Bmgene(Blacksequences眦underlined)27

西南大学硕士学位论文●ATGGCGACTTC^^ATA^TA^ATCCCACTCACTGCCTAGCTTT盯CGCTTTACCTTCGAGCCTTCTCAT^CTGGTGTTC^TAGTTCTTTTGCAAAACMCGTTGCGGCCAC^TCTG^TTTC^CAGAI蚺C^lTCCCCGG^^T^CGATl-AC^TATTGACC^^1-^ACTCGACCCTGAACTGGACGTTTTTCG^AGG^A^CGCCAGTC^CA^GCCGGTGCAC^T^^^^C^TTC^^A^1-^CTCCGCCCCCGTTTC^^TTTTCTT盯C^TTGTTGTTTTTGGTCGTGAl-AGTTGG从CGATTGTTGGT^AT盯CCTAGTTTGTGTGGCCGTTCG^CTGGTCAGM^^TTG^GGAGGCCGAGTAATTATTT^^TAGTATCACTGGCGGTCAGTGATCTGTGTGTCGCAATCA.rAGTC^ITGCC^G1-AGCCACTGTJ町-ACG^m盯^ATGGGATCTTGGCCCTTTGGACCCGTAATTTGCGACTTTTGGGTATCGAGTG月TGTTTTGTCGTGCACCGCAAGCATCCTG鼬CCTCTGC^TGA丁CTCAGTGGAl.CGA-rACl.ACGCG^TTAC^M^CCATT^G^盯^CGGCGTGAAG^GGACACCGAGGAGGATGCl-ATTTTGTGTTTTC^1_^G1j^TGG月IT^AGTGC^GCTTTCATTTCTTTACC^CCAGTTTl-A^1-ACTAGGCAACGAG^AGACTGAGACCTCGTGTTCTGTTTCCC^^^—lTC^GTATl-ACCAAGTTTATGCl-ACGTTAGGATCCTTCTmTCCCGTTGACTGTlj^TGGT^^TTGTG‘rJ盯1_^C^^^^1。j—lTTC黼GCGGC^^GA^^^^TAGTG^^^GATG^GAAACGTGCTCAATCGCATTT^G^^GCGCATTGCTlATCTCGAGATTA^CGTT^^G^ATGGAGGAGCGACCGMGCG剐执CTTCTCGGCGCCCAGACCACGACTC御记:CGCC~潲G^TCW黼CGAGCACTAACACAAC.『lAGTAG"ACMG^1-AAAT^C^AACAG^^TTCGCTC^TCCCTCTCTA盯TTTGCTC^^^^^^GTC^T^^AGCC^MG—1.ATGTTCCAMCGC^GTCGCCGC^TCAAAAGAAGCTGCGGTTTCMCTGGCG^A^GAGCGG^MGCCTCCACGACCCTCGGGATT^TT—ITGTCAGCGTTl。]^1-^GTTTGCTGGTl.ACCGTTTTTCGTGCTGGCCTTIACTC^GGCCGTTCCTGAACG^GGACGCT^TCCCGG^TGCAGTG^GCGCTCT月ITTCCTCTGGCTGGGCT^TTl)V徂C^GCCl.ACTCA^TCCA^TCJ^TTli^CGCGAC:ATlA^^C^GGGACTTTCGGMGCCTTTCC^AGAG^TTCTGTTCTTTCGATGCTCG从CCTGMCCAC^-rG^TGCGCGAGG^GTTCTACC^CAGCCAGT^CGGAG^TCCGGACC^T1.ACTGTGT~UcJ^AcACGACGMGCW沮^W蚺CTACGACGMGG^GTCG^^觚^GTTTCGGCTGTCG^CAGAGAGGAGACMG^GC^TCAG^G^GCTTTCTArGATT§TCAA.TAeeGG~IATSNNKSHSLPSFlALPSSLULVFIVLLQNN、,^^TSDFTETSPEYDYILTNNSTLNlW_rFFEGNASHKPVHIKHSKYS^PVSIFLSLLFIⅥ爪,GTIVGNILvCⅥW同VRⅪRRPSN丫LⅣSLA、佑DLC~~ⅣMPl州T、,yD哪GSWPFGPvlCDRⅣVSSDVLSCTASILNLCMISVDRn川TKPLElrGVKRTPRRMLFCVFIvWlSMFISLPPVULGNEKTETSCs、,sQNQYYQ、,YATLGSFYIPLTVMVIvYYKIFRA^RK~rKDEKR^QSHLE—lHCYLEINVKNGG盯E^KU.GAQTTTQPPRGSl-ASTNTTSSN闷NTNRIRSSLSNFAQKSHKpKDMFQTQSPHQKKLRFQLAKERK^STTLGIIMSAFIVCWLPFFⅥ^U.RPFLNED舢PDAVSALFLWLGYLNSLLNPIⅣ,汀LNRDFRKPFQEILFFRCSNLNHMMREEFYHSQYGDPDHYCVNNTTKLNNYDEGVEIVSA、,DREETRASESFL图3.5Figure3.5sequencesarc5-HT7Bm基因ORF序列和预测蛋白序列(黑色字体为OR_I:,下划线为引物序列)ORFandputativeaminoacidsequenceof5-HT7Bmgene(BlackfontisORF,primefunderlined)将克隆得到的序列与家蚕基因组图谱进行比对发现5-HTIA.Bm基因转录本编号为BGmMGA014128-TA,位于家蚕8号染色体,包含3个外显子2个内含子;5-HTlBBm基因转录本编号为BGIBMGA006929.TA,位于家蚕10号染色体,包含3个外显子2个内含子;5-HT2Bm基因转录本编号为BGmMGA003418.TA,位于家蚕15号染色体,包含2个外显子1个内含子;5-HT7Bm基因转录本编号为BGmMGA002287.TA,位于家蚕26号染色体,包含2个外显子1个内含子。28第3章家蚕5-HT受体基因的克隆鉴定、序列分析及表达谱3.2.2家蚕5-HT受体基因的蛋白氨基酸序列分析将预测的家蚕5-HT受体氨基酸序列提交到ExPASy、Smart等服务器进行理化性质、功能域、跨膜区、三级结构等预测。结果显示:5.HTlABm受体蛋白含有464个氨基酸,预测其分子量为51.752KD,等电点为9.13。将该序列提交到http://www.cbs.dtll.dk/services/SignalP颀测其信号肽,结果显示该蛋白序列无信号肽(图3.6A)。同时,我们进行了Smart结构域预测(http://smart.embl.heidelberg.de/),预测得到该蛋白含有典型的7次跨膜化学受体蛋白结构域(图3.6C)。而我们利用TMHMM对该蛋白进行的跨膜区在线预测也同样显示该蛋白具有7次跨膜(图3.6B)。利用SWISS.MODEL同源建模对该蛋白的三级结构预测结果如图3.6D所示。综上所述,同时结合对5.HTlABm受体蛋白的Blast比对结果,可以得到我们克隆的5-HTIABm基因为家蚕的5.HT受体基因,属于5-HTlA受体基因家族。5-HTlBBm受体蛋白含有446个氨基酸,预测其分子量为48.599KD,等电点为8.95。依照5.HTlABm受体蛋白的预测方法对5-HTlBBm受体蛋白进行预测。该蛋白序列同样无信号肽(图3.7A)、具有7次跨膜(图3.7B)、含有典型的7次跨膜化学受体蛋白结构域(图3.7C)。三级结构预测结果如图3.7D,对5-HTlBBm受体蛋白进行Blast比对,结果显示克隆的5-HTIBBm基因为家蚕的5-HT受体基因,属于5-HTlB受体基因家族。5-HT2Bm受体蛋白含有626个氨基酸,预测其分子量为69.294KD,等电点为9.97。该蛋白序列与5-HTIABm受体蛋白、5-HTlBBm受体蛋白相似,无信号肽(图3.8A)、7次跨膜(图3.8B)、含有典型的7次跨膜化学受体蛋白结构域(图3.8C)。三级结构预测结果如图3.8D,结合对5-HT2Bm受体蛋白的Blast比对结果可得,该基因为家蚕的5-HT受体基因,属于5-HT2受体家族。5-HT7Bm受体蛋白含有498个氨基酸,预测其分子量为56.132KD,等电点为9.03。5-HT7Bm受体蛋白序列与以上3个受体蛋白序列有一些差异,该蛋白序列含有信号肽(图3.9A)、且具有8次跨膜(图3.9B)。与Smart结构域预测结果相似,该蛋白也含有典型的7次跨膜化学受体蛋白结构域(图3.9C)。三级结构预测结果如图3.9D。而Blast比对结果也显示该基因为家蚕的5-HT7受体基因。西南大学硕士学位论文(A)1.0SignelP-4.1prediclJon(euknetworks):Sequence’C-score’————0.8O.6∞o∽1.204O20.O.时1『1霄网‘『『闹彳『『m而冈n丽11111wf]w硐二。『1雨『i、而订而而10102030Position40506070#Measuremax.Cmax.Ymax.SmeanSDPosition707067I-69l一69Value0.1370.1390.1850.1080。12TCutoffsignalPeptide?0.500127NDHetworks=SignalP—lⅢName=Se口uenceSP=’l帕’D=0.D—cutoff=0.500(B)TMHMMposteriorprobabilitiesforWEBSEQUENCE50100150200250300350400e-..-..——450transmembrane——nsjde——(D)outsid(C)图3.6Figure3.65-HTlABm蛋白信号肽、跨膜区、结构域、三级结构预测结果of5.HTlABmSignalpeptide,transmembraneregion,domain,tertiarystructureprediction第3章家蚕5-HT受体基因的克隆鉴定、序列分析及表达谱(A)1.0SignalP-4.1prediction(euknetworks):Sequence●。C-score。——一!;-score~’y-score..—,—————.080.6∞o荡0.4O.20O.而讦丽丽。丽闹‘斫丽『『丽隔雨m阑}丽m『[0102030Position40506070#HeaSUEemax.Cmax.Y-ax.S^eanSDPosition6l1l1I-10l一10Value0.11I0.1290.1880.133O.13lCutoffsisalpeptide?0.450NONetworku=SignalP-noTNNale=SequenceSP=’NO’D=0.131D—cutoff=0.450(B)1.2TMHMMpostedorprobabJlitiesforWEBSEQUENCE>,0.8童0.6△0402O50100150200250300350400transmembrane——rlsjde——outside一(C)(D)图3.7Figure3.75-HTlBBm蛋白信号肽、跨膜区、结构域、三级结构预测结果0f5.HTlBBmSignalpepfide,transmembraneregion,domain,tertiarystructureprediction3l西南大学硕士学位论文(A)sIgnaIP-4-1prediction(eukne‘works):sequen。e。C-score。————10。Sjscore……。Y-SC0re.....———.、.、..——08O6尘。拐O4O2O.0.|=:『丽丽碉一i了而矾111丽而霄丽11T丽啸丽:f研硼幸黼f梳010203040506070PositiOR#HeasurePositionValueCutoffsignalpeptide?][tax.C620.139nax.Y410.109max.S680.129leanSI-400.099D1-400.1050.500l的Name=SequenceSP=’NO’D=0.105D_cutoff=0.500翦etworks=SignalP-TH(B)TMHMMposteriorprobabilitiesforWEBSEQUENCE1.210.B0.6壹一}∞0.40.200100200300400500600tran5mernbrane——iriside——outside(C)(D)图3.85-HT2Bm蛋白信号肽、跨膜区、结构域、三级结构预测结果Figure3.8Signalpeptide,transmembraneregion,domain,tertiarystructurepredictionof5.HT2Bin32

第3章家蚕5-HT受体基因的克隆鉴定、序列分析及表达谱(A)1.O。99”alP‘41pre删o“(euknetworks):Seq嘲。e。C-score’———S-scoreUscore…一。O8:,~●.;.O6竺O一:i;i?。t.;。j舄0.40.2?ici√;O.O~一一…一~一…一一~’“一■川…i㈤li……|0102030m『门而、市ff:丽:nTri|w嗣*i{40506070PosilJon#Xeauure^ax。Clax.Ymax.SmeanPosition3737301-361-36Value0.4.860.5930.8800.588Cutoffsignalpeptide?SDNne=Sequertce0.59l0.500啊iSSP=-’YES’Cleavagesitebetweenpos。36∞d37:V,ML-TSD=O.591D-cutoff=O.500Networks=Si弘alP--Ti(B)121TMHMMposteriorprobabiliUesforWEBSEQUENCE08兰蚤量0.6星0?402050100150200250300350400450transmernbrane——inside——outside一—.—-—-——(C)_圈图3.9(D)5-HT7Bm蛋白信号肽、跨膜区、结构域、三级结构预测结果of5.HT7BmFigure3.9Signalpeptide,transmembraneregion,domain,tertiarystructureprediction33西南大学硕士学位论文3.2.3家蚕5-HT受体基因的组织表达谱我们取家蚕Dazao品种5龄3天的头、腹部神经、表皮、中肠、脂肪体、马氏管、丝腺、精巢、卵巢、气管丛、血液共11个组织进行表达谱分析(图3.10)。结果表明5.HTlABm受体基因在头部、腹部神经、精巢、卵巢有高表达,在表皮、中肠、脂肪体、马氏管、气管、血液有中等表达,而在丝腺中表达较弱;5-HTlBBm受体基因在各个组织中均有表达,同样在丝腺中表达量较低;5-HT2Bm仅在头、腹部神经、精巢中有较低表达,在其他组织均未见扩增条带;5-HT7Bm在头部表达量最高,在腹部神经、中肠、脂肪体、精巢、卵巢也有表达,而在其他组织未见有明显扩增条带。12345678910115.HTlA8m5.HTlBBm5.HT2Bm5.HT7BmAcfin3图3.105.HT受体基因5龄3天组织表达谱(1:头:2:腹部神经;3:表皮;4=中肠;5:脂肪体;6:马氏管:7=丝腺:8=精巢;9=卵巢;lO=气管丛:1l=血液)Figure3.10Expressionpatternof5-HTreceptorgenesinlarvaltissueo=head;2=abdominalnerve;3=epidermis;4=midgut;5=fatbody;6=Markovtube;7=silkgland;8==testis;9=ovary;10=trachealplexus;l1=blood、对家蚕成虫进行的表达谱分析(图3.11),结果显示:5-HTlABm受体基因在雌性和雄性组织中的表达相似,主要在胸部、触角、脚、生殖器表达,而在其他组织(头、除去生殖器的腹部、翅)未见表达条带;5-HTlBBm受体基因主要在雌性的胸部、腹部、触角、翅、脚、生殖器表达,而在头部未见表达。该基因在雄蛾的头、腹部、触角、翅、脚、生殖器表达,而在胸部未见扩增条带;5-HT2Bm受体基因在雌蛾和雄蛾的各个组织中均未见有明显的扩增条带;5.HT7Bm受体基因在雌蛾和雄蛾的胸部、腹部、触角、翅、脚、生殖器表达,而在雄蛾的生殖器中表达量最高。5-HTIABm—蠢罂翟—豳豳——■—■■■誓潮■■■■—誓femalemale12345678910111213145拊侣Bm■■———■——————■誓—■—————一5-HT2Bm5-HT7Bm滗愁愁阉淄圈●■曩曩曩—■●墨震圈曩曩■曩鬣■Acti叫墨蓄嗣墨Z翟巴Z置巴,■E皇竺罡5巴2墨巴譬置图3.115-HT受体基因成虫组织表达谱(1:头早;2:胸部早;3:腹部早:4=触角早:5:翅膀早:6:脚早:7:生殖系统早:8=头d:9=胸部d;10=腹部d:1l=触角d:12=翅膀d:13=脚d;14=生殖系统d)Figure3.11Expressionpatternof5-HTreceptorgenesinadulttissuef1=head早;2=chest早;3=abdomen早;4=antennae¥;5=wings早;6=foot早;7=reproductivesystem早;8=headc};9=chestd;10=abdomen(,;l1=antennaed;12=wingsd;13=footd;14=reproductivesystemd)第3章家蚕5-HT受体基因的克隆鉴定、序列分析及表达谱3.3讨论5-HT是一种古老且保守的神经因子,它在自然界中存在极其广泛。在哺乳动物中已被鉴定克隆的5-HT受体基因有14种,且关于其功能和药理学研究也较多。而在昆虫中同样存在5-HT和相应的受体,如果蝇、烟草天蛾、蜜蜂等。而家蚕作为一种具有重要经济价值的鳞翅目模式昆虫,有关于其5-HT的研究,但关于5-HT受体的研究还比较缺乏‘2¨。本研究共克隆鉴定得到家蚕5-HT受体基因4个:5-HTlABm、5-HTIBBm、5-HT2Bm,5-HT7Bm。ORF的长度分别为1395bp、1341bp、1881bp、1497bp,可编码464、446、626、498个氨基酸。对其氨基酸序列分析发现除5-HT7Bm以外,其他受体蛋白均无信号肽序列,且都具有7次跨膜化学受体蛋白结构域,属于典型的G蛋白偶联受体大家族。而5-HT7Bm受体蛋白含有信号肽和8次跨膜结构域,这个预测结果与果蝇的5-HT7dro类似。对果蝇5.HT7dro受体蛋白的药理学研究发现,该受体各方面特性与哺乳动物5-HT7受体蛋白相似,结合比对结果,可知我们所克隆到的5-HT7Bm基因也应属于5-HT7受体家族。对家蚕5-HT受体基因在家蚕幼虫和成虫各个组织中的表达情况进行分析:5-HTlABm受体基因在Dazao5龄3天的头部、腹部神经、精巢、卵巢有高表达,在成虫的胸部、触角、脚、生殖器也有表达。这个结果暗示了5-HTlABm可能在这些组织中具有重要的功能,如控制行为活动、促进某些器官的发育成熟等。5-HTlBBm受体基因在幼虫的各个组织中均有表达,说明该基因属于一种类似看家基因,影响着家蚕的基本生理活动。5-HT2Bm受体基因仅在幼虫头、腹部神经、精巢中有较低表达,而在成虫各个组织中均未检测到5-HT2Bm基因的表达,这说明了该受体可能仅在幼虫某些组织中发挥作用,而在成虫中可能发生了功能退化,不具有功能。有研究表明5.HT2基因与小鼠的食性有关疆”,而家蚕仅在幼虫期取食,在其他时期均不进食,这也许与5-HT2Bm基因有一定的相关性。5-HT7Bm在幼虫和成虫中的表达具有明显的特异性,在幼虫头部有高量表达,也许该基因对幼虫脑部的神经活动具有重要的作用。有报道指出5-HT7对血管的收缩具有重要作用¨131,而5.HT7Bm在家蚕成虫的生殖器具有高量表达,暗示着该受体可能与雄蛾交配过程中输精管的蠕动有一定关联。在哺乳动物(小鼠)中关于5-HT受体功能的研究较多、较深入。而在昆虫中关于其功能的研究还较少,很多昆虫5-HT受体的功能还不知晓,所以以上这些推测还需要进一步的实验验证。西南大学硕士学位论文第4章家蚕5-HT受体多序列比对以及进化分析第4章家蚕5-HT受体多序列比对以及进化分析。除5-HT3受体以外,其它5-HT受体均属于G蛋白偶联受体。G蛋白偶联受体具有典型的结构特征,如7次跨膜,具有G蛋白结合位点等。在脊椎动物中,不同物种之间的5-HT受体是比较保守的。在昆虫中亦有果蝇等克隆了相关的5-HT受体基因。而在家蚕中,我们也克隆鉴定到5-HTlABm、5-HTlBBm、5-HT2Bm、5-HT7Bm4种5-HT受体,那么家蚕5一HT受体与其它物种5-HT受体之间的进化关系如何,是否也有较高的保守性?本章将对其进行分析。4.1材料与方法4.1.1分析网站及软件美国国立生物技术信息中心(NCBI)"http:Nwww.ncbi.nlm.nih.gov/跨膜区预测:http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/磷酸化、糖基化位点预测:http://www.cbs.dtu.dk/services/相关软件:MEGA5.0、DNAMAN、Bioedit4.1.2方法利用NCBI下载得到人类、小鼠、果蝇等5-HT受体蛋白序列(表4.1)。利用预测跨膜区和DNAMAN比对结果分析氨基酸序列的保守性,并利用在线网站预测家蚕5-HT受体可能的磷酸化和糖基化位点。将家蚕和下载的其他物种的5-HT受体氨基酸序列导入到MEGA5.0构建进化树。表4.1相关基因名及登录号Table4.1Nameandregistrynumberofgenes37

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