东方蜜蜂AREL1基因的克隆、生物信息学及其在东方蜜蜂微孢子虫侵染中的表达模式

摘要

旨在解析东方蜜蜂(Apis cerana)抗细胞凋亡E3泛素蛋白连接酶1(apoptosis-resistant E3 ubiquitin protein ligase 1,Ac AREL1)的理化特性和保守性,并检测Ac AREL1基因应答真菌侵染的表达模式,为其功能研究提供参考。针对Ac AREL1的编码序列(coding sequence, CDS),采用RT-PCR进行分段克隆。利用生物信息学网站和专用软件对Ac AREL1蛋白的理化特性、分子结构、保守基序、结构域进行分析,并探究其系统进化。运用RT-qPCR方法检测东方蜜蜂工蜂受东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)侵染时Ac AREL1的表达模式。成功实现Ac AREL1的编码序列克隆; Ac AREL1含有954个氨基酸,分子质量约为107.55 k Da,平均亲水系数为-0.218,含有典型的信号肽和2个跨膜结构域。Ac AREL1的二级结构含有415个α-螺旋,394个无规卷曲和145条延伸链; Ac AREL1与三级结构模板A0A482X258.1. A的同源性达72.17%。Ac AREL1可能主要定位于内质网。东方蜜蜂、西方蜜蜂(Apis mellifera)、小蜜蜂(Apis florea)、大蜜蜂(Apis dorsata)、无刺蜂(Frieseomelitta varia)、亨特大黄蜂(Bombus huntii)、黄脸熊蜂(Bombus vosnesenskii)、毛眼林蚁(Formica exsecta)和麦茎蜂(Cephus cinctus)的AREL1均含有HECTc和Filamin superfamily结构域及5个相同的保守基序;进化树的分支结构中东方蜜蜂和西方蜜蜂的AREL1归为同一支。东方蜜蜂微孢子虫侵染后,工蜂中肠中Ac AREL1的表达下调; Ac AREL1在1 dpi(1 day post-infection)的表达水平最高,在6 dpi的表达水平最低。本研究首次获得东方蜜蜂AREL1全长序列,分析发现Ac AREL1是潜在的跨膜和亲水性蛋白,跨物种的保守性高;东方蜜蜂微孢子虫侵染后,东方蜜蜂工蜂中肠中Ac AREL1的表达被抑制。研究结果为后续的功能研究提供了基础。

关键词

东方蜜蜂 / AREL1 / 理化特性 / 分子特性 / 系统进化 / 东方蜜蜂微孢子虫

基金资助

国家自然科学基金面上项目(32372943,32172792); 国家现代农业蜂产业技术体系专项资金(CARS-44-KXJ7); 福建农林大学科技创新专项基金(KFb22060XA); 福建省大学生创新创业训练计划项目(202510389433,202510389450)共同资助