第44卷第9期 2013年9月 东北农业大学学报 44(9):113 ̄119 September 2013 Journal of Noaheast Agricultural University 网络出版时间2013—9—23 15:12:37 [URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20130923.1512.008.html 虹鳟抗细胞凋亡因子(DAD1)基因全长cDNA克隆与进化分析 王家庆 , 李振刚 ,马 爽 ,李代宗。,王虹玲 ,王 亮 (1.沈I ̄H-r学院生命工程学院,辽宁抚顺113122;2.吉林大学生命科学学院,长春130012 3.;-"I ̄L农业大学海洋学院,河北秦皇岛066003) 摘要:抗细胞凋亡因子l(Defender against cell death 1,DAD1)是内质网内膜上糖基转移酶复合体亚基之 一。本文通过RT—PCR及RACE技术从虹鳟脑组织中克隆到DAD1基因cDNA全长序列(GenBank登录号: FJ849061)。该基因包括88 bp 5’UTR、292bp 3'-UTR以及342 bp开放阅读框(ORF)。该基因编码113个氨基酸, 存在三个明显跨膜区,无信号肽序列。通过蛋白序列比对显示虹鳟DAD1蛋白序列与大西洋鲑、白斑狗鱼、斑马鱼 以及裸盖鱼同源性均在90%;A上。系统发育分析显示DAD1蛋白主要聚成两个群:脊椎动物DAD1群与无脊椎动物 DAD1群。虹鳟DAD1与大西洋 ̄I-DADI蛋白亲源关系最近。 关键词:虹鳟;抗细胞凋亡因子;基因克隆;进化分析 中图分类号:¥965.122 文献标志码:A 文章编号:1005—9369(2013)09—0113一o7 王家庆,李振刚,马爽,等.虹鳟抗细胞凋亡因子(DAD1)基因全长cDNA克隆与进化分析【J】.东北农业大学学报,2013,44(9): 113・119. Wang Jiaqing,Li Zhengang,Ma Shuang,et a1.Cloning and evolutionary analysis of anti—apoptosis factor(DAD1)full-length cDNA derived from Oncorhynchus mykiss[J].Journal of No ̄heast Agricultural UniversitY,201 3,44(9):1 1 3—1 1 9.(in Chinese with English abstract) Cloning and evolutionary analysis of anti—apoptosis factor(DAD1) full-length CDNA derived frOm Oncorhynchus mykisS/WANG Jiaqing,.LI Zhengang。,MA Shuang’,LI Daizong。,WANG Hongling’,WANG Liang’(1.School of life engineering, Shenyang Institute of Technology,Fushun Liaoning 1 1 31 22,China;2.School of life science,Jilin University,Changchun 130012,China;3.School of Ocean,Hebei Agriculture University,Qinhuangdao Liaoning 066003,China) Abstract:The anti—apoptotic factor 1(Defender Against CelI Death 1,DAD1)iS a subunit of endoplasmic reticulum glycosyl transferase complex.In this paper.R PCR and RACE technology were used to clone the DAD1 gene full—length cDNA sequence(GenBank acc.No:FJ849061)fr0m reinbow trout brain tissue.The sequence consists of 88 bp 5’UTR,292 bp 3’-UTR and 342 bp open reading frame(ORF). The gene encodes a protein of 1 1 3 amino acids,there are three distinct transmembrane region,no signal peptide sequence.The protein sequence alignment shows rainbow trout DAD1 protein sequence and the Atlantic salmon,pike,zebrafish and sablefish homology is above 90%.Phylogenetic analysis showed that DAD1 proteins were mainly clustered into two groups:vertebrate DAD1 and invertebrate DAD1 group.The rainbow trout DAD1 and the Atlantic salmon DAD1 protein have the most recently phylgoenetic relationship. Key words:rainbow trout;anti-apoptosis factor;gene cloning;phylogenetic analysis 收稿日期:2013—01—21 基金项目:河北省科技厅科技计划项目(062424001 1);秦皇岛市科技计划项目(200901A068) 作者简介:王家庆(198卜),男,副教授,博士,研究方向为分子生物学及生物信息学研究。E-maih jiaqing5212@163.COnr. ・114・ 东北农业大学学报 第4_4卷 抗细胞凋亡因子是一类由动物免疫系统细胞 及少数其他类型细胞合成并分泌低分子质量多 肽,能够调节机体内多种细胞生理过程。抗细胞 凋亡因子(Defender Against Cell Death 1,DAD1) 是当前细胞因子研究领域中最重要一类细胞因 子。DAD1基因编码产物是一种内源性细胞凋亡抑 制因子,该基因最早是在对温度敏感突变异种仓 鼠细胞系中发现 】。 D1最初被归属为抗细胞凋 亡基因,后来被发现是内质网膜上糖基转移酶复 合物组分之一,它能够在糙面内质网腔面将甘露 糖寡聚糖转移至新生肽天冬酰胺残基上口 1。近年 来,对动物细胞程序性死亡遗传控制研究证实p53 能够促进程序性细胞死亡,而DAD1则抑制程序性 细胞死亡,而且DAD1蛋白能够从Bcl一2蛋白下游 发挥作用或自主性地阻断细胞凋亡过程 一。线虫 DAD1基因表达能够抑制线虫细胞程序性死亡,鼠细 胞系由于缺失DAD1蛋白而发生细胞凋亡现象 。 在鱼类中,目前公共数据库GenBank中已提交黑 青斑河纯( nigroviridis)及斑马鱼(D.redo)等鱼类 DAD1基因序列,而关于其表达及功能方面研究仅 见于青岛文昌鱼( .belcheri)及青石斑鱼(E awo. ara),但详细报道鱼类DAD1相关研究文献资料尚 缺乏。 虹鳟属于冷水性名贵鱼类,原产于美国加利 福尼亚西海岸,因其具有重要经济价值而被世界 各地广泛驯化养殖[71。国内外学者在虹鳟基因组测 序、胁迫相关eDNA文库构建、生理生化特性以及 育种与繁殖等方面做大量工作 ,但关于细胞凋亡 相关基因方面研究甚少。本文首次克隆并鉴定抗 细胞凋亡因子研究领域中一类重要细胞因子一虹 鳟抗细胞凋亡因子(DAD1),分析其结构及序列特 征,旨在为水产动物抗细胞凋亡因子研究及应用 提供科学资料。 1 材料与方法 1.1动物 2龄虹鳟(Oncorhynchus mykiss)购自水产品批发 市场,雌雄各两尾,平均体重为(601.8+_99.4)g, 运回实验室后均立即分离脑组织,研磨均匀后用 于提取RNA样品。 1.2试剂 使用Invitrogen公司生产Trizol试剂盒提取总 RNA;Taq DNA polymerase、DNA Ligase、pMD一 19T载体和PCR试剂盒均为TaKaRa有限公司产 品;5'RACE system for rapid amplification of eDNA ends试剂盒为Invitrogen公司产品;全部引物合成 均由TaKaRa公司进行;使用Promega公司生产 mRNA分离纯化试剂盒纯化mRNA。 1.3提取总RNA及引物合成 按Trizol试剂盒说明步骤提取虹鳟脑组织中总 RNA,再通过琼脂糖凝胶电泳对提取RNA完整性 进行检测。下载GenBank公共数据库中动物DAD1 基因eDNA全长序列,包括大西洋鲑(Js.salar, BT048111)、白斑狗鱼(E.1ucius,BT080059)、青 石斑鱼E.awoara,DQ421417)、斑马鱼(D.rerio, NM_001100439)等鱼类DAD1 mRNA序列,经多序 列比对确定高度保守序列进行设计RT—PCR引 物,合成引物P1:5’CTACATCTTGCTAACCG/ AGTG 3’及P2: 5’CCACGAGGTGC/TAGGACAGTG 3’,用于扩增DAD1基因保守编码区序列。 1.4 虹鳟DAD1基因cDNA全长克隆 根据逆转录PCR反应(RT—PCR)试剂盒操作 步骤克隆DADlcDNA序列。将所得eDNA作为模 板,应用引物P1和P2进行PCR扩增,将回收PCR 产物与T载体连接,对所得阳性克隆产物送至Ta— KaRa公司测序。应用BLAST程序对DAD1基因测 序结果在GenBank公共数据库中搜索,证实所克隆 产物为虹鳟DAD1基因编码序列。使用Invitrogen 公司研制RACE试剂盒,按照说明书步骤实施 5’RACE及3’RACE操作。依据RT—PCR产物测序结 果,设计P3引物扩增出eDNA3’末端,设计P4引 物扩增出eDNA5味端。P3与P4引物序列分别为: P3 5’GGAGACTYCCTGTCCATATC 3’:P4:5’GAT ATGGACAGGAAGTCTCC 3’。将获得扩增产物回收 并纯化后,连接T载体后进一步克隆并测序,再将 5・RACE及3'RACE产物序列与已克隆到DAD1基因 编码区进行序列拼接,最终得到DAD1基因全长 eDNA序列。 1.5虹鳟DAD1基因翻译蛋白质理化特性分析 DAD1蛋白质基本理化性质预测通过在线程序 ExPASy—ProtParam(http://www.expasy.ch/tools/prot param)SeqFacts及(http://bip.weizmann.ae.il/sqfbirg seqfacts)。蛋白质跨膜区及疏水性分析应用在线 程序TMHMM一2.0(http://www.cbs.dtu.mmol/)完成。 第9期 王家庆等:虹鳟抗细胞凋亡因子(DAD1)基因全长eDNA克隆与进化分析 ・119・ 3讨论与结论 通过逆转录PCR及RACE技术克隆到虹鳟 DAD1基因全长cDNA序列。DAD1基因全长cDNA 为722 bp,编码一个l13个氨基酸多肽。对虹鳟 DAD1基因编码蛋白质序列进行同源性分析表明, 虹鳟DAD1基因编码蛋白质为一种抗细胞凋亡蛋白 质,DAD1蛋白在糙面内质网腔面能将甘露糖寡聚 糖转移至新生肽天冬酰胺残基上,该蛋白序列在 植物及动物中均具有较高保守性,与其在细胞内 行使重要功能相关 。多序列比对显示虹鳟DAD1 蛋白序列与大西洋鲑、白斑狗鱼、斑马鱼、裸盖 鱼以及青石斑鱼同源性均在90%。通常一个蛋白 质序列若与其他不同种属蛋白质序列同源性在 30%以上,则提示此蛋白质隶属于相应蛋白家族可 能性较高u 。虹鳟DAD1蛋白疏水性分析结果显 示,该蛋白存在三个明显疏水区,这与鱼类DAD1 蛋白多序列比对所显示三个跨膜区一致。对虹鳟 DAD1蛋白序列进行系统发育分析显示DAD1蛋白 主要聚成两个群:脊椎动物DAD1与无脊椎动物 DAD1。其中脊椎动物DAD1群又可分为两支系: 陆生脊椎动物支系和水生脊椎动物支系(鱼类支 系)。鱼类支系共包括13种鱼类,其中虹鳟、大西 洋鲑以及青石斑鱼三种鱼类明显聚成一个亚支, 三者碱基替换率也明显高于其他鱼类。虹鳟DAD1 与大西洋鲑DAD1蛋白亲源关系最近,多序列比对 分析显示两种鱼类氨基酸同源性高达98%,说明 在分类地位上越接近物种,在蛋白质水平上同源 性越高 21。 研究抗细胞凋亡因子有助于阐明分子水平免 疫调节机理,利用基因工程手段生产重组抗细胞 凋亡因子已用于治疗感染、炎症以及造血功能异 常等疾病,应用前景广阔n 1。鱼类天然免疫抗病相 关基因挖掘及功能研究是当前鱼类病害防治研究 热点,本研究克隆出虹鳟DAD1基因序列并初步分 析其功能,为进一步解虹鳟不同细胞因子之间关 系,弄清分子机制,深入研究虹鳟DAD1蛋白所参 与免疫反应信号转导途径奠定理论基础。 【参考文献】 【1】Nakashima T,Sekiguchi T,Kuraoka A,et a1.Molecular cloning of a human eDNA encoding a novel protein,DAD1,whose defect causes apoptotic cell death in hamster BHK21 cells[J].Mol Cell Biol,1993,13(1o1:6367—6374. 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