栉孔扇贝几丁质酶基因的克隆及功能鉴定 - 水产学报.pdf

第41 卷 第 2 期 水 产 学 报 Vol. 41, No. 2 2017 年 2 月 JOURNAL OF FISHERIES OF CHINA Feb., 2017 文章编号: 1000-0615(2017)02-0189-09 DOI: 10.11964/jfc.20160410373 栉孔扇贝几丁质酶基因的克隆及功能鉴定 * 王 俊， 高 静， 谢 军， 郑向南， 谢莉萍 ， 张荣庆 (清华大学生命科学学院，北京 100084) 摘要：为研究栉孔扇贝贝壳形成机理，首先应用质谱分析的方法，研究了几丁质酶在栉 孔扇贝贝壳的蛋白质组中所占的比例。进一步利用RACE技术克隆获得栉孔扇贝几丁质 酶的cDNA ，全长共1587 bp，可编码439个氨基酸残基。氨基酸序列的功能结构域分析表 明，该几丁质酶具有保守的几丁质酶特征结构域。组织表达分析表明，栉孔扇贝几丁质 酶在外套膜组织中表达量最高，并且在外套膜边缘的表达量高于外套膜中心，推测其参 与了贝壳的形成。应用实时定量PCR方法，检测贝壳损伤修复过程中基因表达水平，结 果显示，几丁质酶基因表达水平呈现下调趋势，暗示其作为负调控因子参与贝壳修复过 程。利用RNAi技术降低外套膜组织中几丁质酶基因的表达水平，同时应用扫描电子显 微镜观察贝壳内表面的结构，发现贝壳矿物晶体片层的轮廓呈现不规则沉积。综合以上 实验结果，推测几丁质酶通过水解几丁质来保证有机框架的有序性，从而对贝壳形状和 外观起到调控作用。研究几丁质酶的基因组织表达规律及其生物学功能，将有助于揭示 贝壳生物矿化的机制。 关键词: 栉孔扇贝；几丁质酶；生物矿化；有机框架 中图分类号: Q 785 ；S 917.4 文献标志码: A 几丁质(chitin)又被称为甲壳质、甲壳素，存 在软体动物的贝壳中，几丁质是贝壳有机 在于真菌的细胞壁、软体动物的贝壳以及节肢 物中含量较多的组分。对软体动物贝壳矿化的 [1] 动物和甲壳类动物的外壳中 ，是一种在自然界 研究是生物矿化领域的一大分支，贝壳形成的 [2 ] [ 3 ] [16] 广泛分布的含氮多糖类高分子 。几丁质酶 框架生长模型 认为在矿物沉积之前，由高度有 (chitinase)作为参与几丁质代谢相关的酶之一， 序排列的几丁质组成不溶性的有机基质框架， [4] 最初在微生物中分离出来 ，随后在动植物以及 随后碳酸钙晶体以框架为基础进行成核生长和 [5- 8] 病毒中均有发现 ，对其功能的研究和应用备 有序沉积。几丁质酶在几丁质的代谢过程中发 受关注。