留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

缢蛏热休克转录因子1 (HSF1) 基因克隆、组织表达及功能

孟德龙 申奔龙 白万强 薛宝宝 沈和定

孟德龙, 申奔龙, 白万强, 薛宝宝, 沈和定. 缢蛏热休克转录因子1 (HSF1) 基因克隆、组织表达及功能[J]. 南方水产科学, 2020, 16(5): 115-122. doi: 10.12131/20190164
引用本文: 孟德龙, 申奔龙, 白万强, 薛宝宝, 沈和定. 缢蛏热休克转录因子1 (HSF1) 基因克隆、组织表达及功能[J]. 南方水产科学, 2020, 16(5): 115-122. doi: 10.12131/20190164
Delong MENG, Benlong SHEN, Wanqiang BAI, Baobao XUE, Heding SHEN. Cloning and tissue expression of heat shock transcription factor 1 (HSF1) gene of Sinonovacula constricta[J]. South China Fisheries Science, 2020, 16(5): 115-122. doi: 10.12131/20190164
Citation: Delong MENG, Benlong SHEN, Wanqiang BAI, Baobao XUE, Heding SHEN. Cloning and tissue expression of heat shock transcription factor 1 (HSF1) gene of Sinonovacula constricta[J]. South China Fisheries Science, 2020, 16(5): 115-122. doi: 10.12131/20190164

缢蛏热休克转录因子1 (HSF1) 基因克隆、组织表达及功能

doi: 10.12131/20190164
基金项目: 上海高校知识服务平台上海海洋大学水产动物遗传育种中心 (ZF1206)
详细信息
    作者简介:

    孟德龙 (1993—),男,硕士研究生,研究方向为贝类遗传育种。E-mail: mengdelong0202@163.com

    通讯作者:

    沈和定 (1964—),男,博士,教授,从事水产种质资源与苗种工程研究。E-mail: hdshen@shou.edu.cn

  • 中图分类号: S 917.4

Cloning and tissue expression of heat shock transcription factor 1 (HSF1) gene of Sinonovacula constricta

  • 摘要: 热休克转录因子1 (HSF1) 是一种广泛存在于真核生物中的调控因子,在生物体内具有多种生理功能。为了探究海洋滩涂生物在耐受高温过程中HSF1发挥的作用和分子机制,进一步阐述HSF1的生理功能,文章以缢蛏 (Sinonovacula constricta) 为实验材料,利用RACE技术克隆HSF1基因。结果显示,缢蛏HSF1基因的cDNA全长2 026 bp,开放阅读框 (ORF) 长1 707 bp,编码568个氨基酸,5'非编码区 (UTR) 长196 bp,3' UTR长123 bp。氨基酸序列比对及系统进化树结果显示缢蛏HSF1基因与美洲牡蛎 (Crassostrea virginica) 的亲缘关系最为接近,其系统进化分析与传统的形态学分类相吻合。荧光定量PCR结果显示,HSF1基因在各个组织均有表达,其中在外套膜中的相对表达量最高,其次是鳃、肝胰腺和水管,在斧足和性腺组织的相对表达量较低 (P<0.05)。荧光定量结果显示HSF1基因在急性温度胁迫后第9小时表达量较高。推测HSF1基因参与缢蛏的热应激过程,并起到一定作用。
  • 图  1  缢蛏HSF1基因的cDNA序列和氨基酸序列

    第一个字符框内表示起始密码子,第二个字符框内表示终止密码子,基因编码区用用单下划线表示,非编码区用波浪线表示

    Figure  1.  cDNA sequence and amino acid sequence of HSF1 gene of S. constricta

    The starting codon is represented in the first character box; the ending codon is represented in the second character box; the genetic coding area is represented by single underscore, and the non-coding area is represented by wavy line.

    图  2  预测的缢蛏HSF1三级结构

    Figure  2.  Predicted tertiary structure of HSF1 of S. constricta

    图  3  缢蛏HSF1氨基酸序列与其他物种的氨基酸序列的系统进化树

    利用MEGA 6.0中的邻接法构建,设定1 000次自主重复,其他参数使用默认值

    Figure  3.  Phylogenetic tree of amino acid sequences of HSF1 of S. constricta and other species

    The tree is established based on the Neighbor-Joining Method in MEGA 6.0 which is evaluated by 1 000 boots trapping replications, and the other parameters are default values.

    图  4  缢蛏HSF1和其他贝类物种HSF1氨基酸序列的多重比对

    高度保守的氨基酸序列用黑色表示,相似的氨基酸序列用粉色表示

    Figure  4.  Multiple alignment of amino acid sequences of HSF1 of S. constricta and other shellfish species

    The high conserved cysteine residues are indicated in black and similar residues were shown in pink.

    图  5  HSF1基因在缢蛏不同组织的表达情况

    1. 水管; 2. 鳃; 3. 外套膜; 4. 斧足; 5. 性腺; 6. 肝胰腺; 不同字母表示差异显著 (P<0.05)

    Figure  5.  Expression of HSF1 gene in different tissues of S. constricta

    1. Water pipe; 2. Gill; 3. Mantle; 4. Abdominal foot; 5. Gonad; 6. Liver; different letters indicate significant difference (P<0.05).

    图  6  不同温度刺激下不同时间点HSF1基因在缢蛏外套膜表达量

    同一温度下不同字母表示HSF1基因表达量有显著差异 (P<0.05),相同字母表示无显著差异 (P>0.05)

    Figure  6.  HSF1 gene expression in coat membrane of S. constricta at different time under different temperature stimulations

    Different letters indicate significant difference in HSF1 gene expression at the same temperature (P<0.05), while the same letters indicate no significant difference (P>0.05).

    表  1  实验所用的引物序列

    Table  1.   Sequences of primers used in this study

    引物名称
    Primer name
    引物序列
    Primer sequence (5'–3')
    用途
    Usage
    HSF1-F GATTTCTGTAATCGTGGGCG 片段验证引物
    HSF1-R GCCCAGACAAGTCTACCTAC 片段验证引物
    HSF1-5'RACE CCTTGCGGAACCCATACA 5'RACE特异性引物
    HSF1-3'RACE CAGAGCACGGTTTGGAGC 5'RACE特异性引物
    HSF1-F ATGGGTTCCGCAAGGTGGTG 荧光定量引物
    HSF1-R CCTGCCCACTTGGCTTGCGT 荧光定量引物
    18S-F TCGGTTCTATTGCGTTGGTTTT 内参基因引物
    18S-R CAGTTGGCATCGTTTATGGTCA 内参基因引物
    下载: 导出CSV

    表  2  缢蛏HSF1多肽链的氨基酸组分

    Table  2.   Amino acid composition of HSF1 polypeptide chain in S. constricta

    氨基酸
    Amino acid
    数量
    Amount
    百分比
    Percentage/%
    氨基酸
    Amino acid
    数量
    Amount
    百分比
    Percentage/%
    丙氨酸 Ala (A) 26 4.6 亮氨酸 Leu (L) 56 9.9
    精氨酸 Arg (R) 19 3.3 赖氨酸 Lys (K) 28 4.9
    天冬酰胺 Asn (N) 40 7.0 甲硫氨酸 Met (M) 18 3.2
    天冬氨酸 Asp (D) 41 7.2 苯丙氨酸 Phe (F) 16 2.8
    半胱氨酸 Cys (C) 3 0.5 脯氨酸 Pro (P) 39 6.9
    谷氨酰胺 Gln (Q) 26 4.6 丝氨酸 Ser (S) 68 12.0
    谷氨酸 Glu (E) 32 5.6 苏氨酸 Thr (T) 38 6.7
    甘氨酸 Gly (G) 22 3.9 色氨酸 Trp (W) 3 0.5
    组氨酸 His (H) 15 2.6 酪氨酸 Tyr (Y) 8 1.4
    异亮氨酸 Ile (I) 42 7.4 缬氨酸 Val (V) 28 4.9
    下载: 导出CSV
  • [1] 徐凤山, 张素萍. 中国海产双壳贝图志[M]. 北京: 科学出版社, 2008: 211-213.
    [2] 刘广丰, 沈和定, 陈慧, 等. 不同微藻对缢蛏稚贝摄食和生长的影响[J]. 上海海洋大学学报, 2009, 18(6): 708-714.
    [3] 李炼星, 李浩, 杜文俊, 等. 缢蛏选育系F5的生长优势比较及育种效应分析[J]. 中国水产科学, 2017, 24(1): 50-56.
    [4] 徐义平, 许会宾, 金凯, 等. 浙江乐清湾缢蛏的形态和遗传多样性[J]. 上海海洋大学学报, 2017, 26(1): 31-37. doi:  10.12024/jsou.20151001575
    [5] 刘博, 邵艳卿, 王侃, 等. 4个缢蛏群体遗传多样性和系统发生关系的微卫星分析[J]. 海洋科学, 2013, 37(8): 96-102.
    [6] 李浩, 薛宝宝, 李炼星, 等. 缢蛏快长选育系早期生长性状的遗传参数估计[J]. 海洋渔业, 2018, 40(3): 342-350. doi:  10.3969/j.issn.1004-2490.2018.03.010
    [7] BAI Y, NIU D, BAI Y, et al. Identification of a novel galectin in Sinonovacula constricta and its role in recognition of Gram-negative bacteria[J]. Fish Shellfish Immunol, 2018, 80: 1-9.
    [8] BAI Y, NIU D, LI Y, et al. Identification and characterisation of a novel small galectin in razor clam (Sinonovacula constricta) with multiple innate immune functions[J]. Dev Comp Immunol, 2019(93): 11-17.
    [9] PENG M X, NIU D H, WANG F, et al. Complement C3 gene: expression characterization and innate immune response in razor clam Sinonovacula constricta[J]. Fish Shellfish Immunol, 2016, 55: 223-232. doi:  10.1016/j.fsi.2016.05.024
    [10] LI Y, NIU D H, BAI Y Q, et al. Characterization of the ScghC1q-1 gene in Sinonovacula constricta and its role in innate immune responses[J]. Dev Comp Immunol, 2019, 94: 16-21. doi:  10.1016/j.dci.2019.01.004
    [11] LI Y, NIU D H, BAI Y Q, et al. Identification of a novel C1q complement component in razor clam Sinonovacula constricta and its role in antibacterial activity[J]. Fish Shellfish Immunol, 2019(87): 193-201.
    [12] 杜蕴超, 谢淑媚, 何圣耀, 等. 缢蛏多巴胺受体基因及其在损伤修复中的作用[J]. 热带海洋学报, 2018, 37(3): 45-54.
    [13] 杜蕴超, 何圣耀, 谢淑媚, 等. 多巴胺受体拮抗剂对缢蛏多巴胺D2类受体的影响[J]. 基因组学与应用生物学, 2019, 38(6): 2476-2482.
    [14] 孙克渠, 胡志晖, 茆海云, 等. 连云港海域海水温度近40年来的变化及突变分析[J]. 海洋预报, 2007(3): 108-111. doi:  10.3969/j.issn.1003-0239.2007.03.015
    [15] 王兴强, 曹梅, 阎斌伦. 缢蛏养殖期间发病原因及防治对策[J]. 现代渔业信息, 2006(5): 13-16.
    [16] LI J, ZHANG Y, CUI L, et al. Mechanical stretch changes coronary artery fibroblasts function by upregulating HSF1 protein expression[J]. Int J Biol Macromol, 2013, 59(3): 105-110.
    [17] ZHAO Y, GONG S, SHUNMEI E, et al. Induction of macroautophagy by heat[J]. Mol Biol Rep, 2009, 36(8): 2323-2327. doi:  10.1007/s11033-009-9451-4
    [18] 王静, 辛丽红, 程玮, 等. 热休克因子1对过敏性哮喘小鼠气道高反应性和气道炎症的影响[J]. 中国当代儿科杂志, 2017, 19(2): 222-228. doi:  10.7499/j.issn.1008-8830.2017.02.018
    [19] 弓彦, 李国勤, 卢立志. 热休克因子生理功能研究进展[J]. 生命科学, 2011, 23(4): 369-375.
    [20] 梁文进, 曾宪鹏, 叶启发. 热休克转录因子1的功能及其在消化系统肿瘤中的研究进展[J]. 武汉大学学报(医学版), 2017, 38(6): 1023-1026.
    [21] ZHU Q H, ZHANG L L, LI L, et al. Expression characterization of stress genes under high and low temperature stresses in the Pacific oyster, Crassostrea gigas[J]. Mar Biotechnol, 2016, 18(2): 176-188. doi:  10.1007/s10126-015-9678-0
    [22] LIU Y L, LI L, HUANG B Y, et al. RNAi based transcriptome suggests genes potentially regulated by HSF1 in the Pacific oyster Crassostrea gigas under thermal stress[J]. BMC genomics, 2019, 20(1): 639. doi:  10.1186/s12864-019-6003-8
    [23] SORGER P K. Heat shock factor and the heat shock response[J]. Cell, 1991, 65(3): 363-366. doi:  10.1016/0092-8674(91)90452-5
    [24] MORIMOTO R I, KLINE M P, BIMSTON D N, et al. The heat-shock response: regulation and function of heat-shock proteins and molecular chaperones[J]. Essays Biochem, 1996, 55(32): 17-29.
    [25] PEARL L, PRODROMOU C, WORKMAN P. The Hsp90 molecular chaperone: an open and shut case for treatment[J]. J Biochem, 2008, 410(3): 439-453.
    [26] JOHNSON B D, SCHUMACHER R J, ROSS E D, et al. Hop modulates Hsp70/Hsp90 interactions in protein folding[J]. J Biol Chem, 1998, 273(6): 3679-3686. doi:  10.1074/jbc.273.6.3679
    [27] AKERFELT M, MORIMOTO R I, SISTONEN L. Heat shock factors: integrators of cell stress, development and lifespan[J]. Nat Rev Mol Cell Biol, 11(8): 545-555.
    [28] 李冰, 刘宏涛, 孙大业, 等. 植物热激反应的信号转导机理[J]. 植物生理与分子生物学学报, 2002(01): 1-10.
    [29] 徐坚, 王燕, 陈先知, 等. 大白菜热激转录因子基因家族鉴定及表达分析[J]. 核农学报, 2014, 28(4): 586-596. doi:  10.11869/j.issn.100-8551.2014.04.0586
    [30] 陆伟, 耿玉璐, 郑宇茜, 等. 热激转录因子在植物胁迫应答和生长发育中的作用[J]. 分子植物育种, 2020, 18(3): 905-914.
    [31] 韩利红, 刘潮, 张维维, 等. 铁皮石斛热激转录因子(Hsf)基因家族鉴定及生物信息学分析[J]. 南方农业学报, 2019, 50(4): 677-684. doi:  10.3969/j.issn.2095-1191.2019.04.01
    [32] 易瑾, 罗弦, 曹兴, 等. 百合热激转录因子基因LlHSF1的克隆与表达分析[J]. 园艺学报, 2012, 39(11): 2199-2205.
    [33] 段硕楠, 李国良, 张园园, 等. 植物热激转录因子家族的多样性和复杂性研究进展[J]. 中国农学通报, 2018, 34(35): 36-43. doi:  10.11924/j.issn.1000-6850.casb17120040
    [34] 郑井元, 黎定军, 成新跃, 等. 动物热激转录因子的进化类型及其功能研究进展[J]. 生物技术通报, 2008(3): 17-24.
    [35] 成鹰, 李治深, 杜丽, 等. 海南黄牛HSF1 cDNA全长的克隆与序列分析[J]. 生物技术, 2008(5): 1-7.
    [36] 王延久, 王长法, 鞠志花, 等. 牛HSF1和HSBP1基因多态性分析[J]. 中国农业科技导报, 2011, 13(3): 67-72.
    [37] 李秋玲, 鞠志花, 贾祥捷, 等. 中国荷斯坦牛HSF1基因microRNA SNPs与耐热性能的相关性研究[J]. 中国农业科学, 2011, 44(3): 570-578. doi:  10.3864/j.ssn.0578-1752.2011.03.018
    [38] HUANG Y T, CAI X H, ZOU Z H, el al. Molecular cloning, characterization and expression analysis of three heat shock responsive genes from Haliotis diversicolor[J]. Fish Shellfish Immunol, 2014, 36: 590-599. doi:  10.1016/j.fsi.2013.11.013
    [39] BAGATELL R, PAINE MURRIETA G D, TAYLOR C W, et al. Induction of a heat shock factor 1-dependent stress response alters the cytotoxic activity of hsp90-binding agents[J]. Clin Cancer Res, 2000, 6(8): 3312-3318.
    [40] WANG X, KHALEQUE M A, ZHAO M J, et al. Phosphorylation of HSF1 by MAPK-activated protein kinase 2 on serine 121, inhibits transcriptional activity and promotes HSP90 binding[J]. J Biol Chem, 2006, 281(2): 782-791. doi:  10.1074/jbc.M505822200
  • 加载中
图(6) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  1363
  • HTML全文浏览量:  665
  • PDF下载量:  6
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-08-21
  • 修回日期:  2020-03-10
  • 网络出版日期:  2020-10-09
  • 刊出日期:  2020-10-05

目录

    /

    返回文章
    返回