中国林蛙(Rana chensinensis)皮肤抗菌肽基因和功能多样性研究

【作者】 尚德静； 白冰； 李晓帆； 付欣； 郑俊杰；

【机构】 辽宁师范大学生命科学学院辽宁省生物技术与分子药物研发重点实验室； 日本宝生物大连公司大连经济技术开发区；

【摘要】 两栖动物是从水生动物进化到陆生动物的过渡物种,多样的生存环境使其在长期的自然选择过程中进化形成了防御机制,即依靠皮肤分泌出大量分子结构特殊、功能复杂多样的抗菌肽来抵御外来侵入物。抗菌肽由基因编码,核糖体合成,一般由10—50个氨基酸残基组成,带正电荷,并能形成两性α~-螺旋结构。各种两栖动物产生的抗菌肽一级结构差异巨大。在科,属,种甚至亚种之间,抗菌肽在分子量,氨基酸组成,带电性,疏水性,空间结构和抗菌活性等方面均有不同。目前,在不同物种间从未发现过相同的抗菌肽。本文以中国林蛙(Rana chensinensis)为代表性物种,揭示了两栖类皮肤抗菌肽丰富的分子多样性。我们在中国林蛙皮肤中已发现3类不同的抗菌肽、缓激肽、缓激肽相关肽、抗癌肽和蛋白酶抑制剂等。并根据Rana属皮肤抗菌肽信号肽末端保守序列设计简并引物,利用RT-PCR和RACE技术,从中国林蛙皮肤中获得196条不同的抗菌肽序列,共编码53种不同的抗菌肽前体。基因结构分析发现,中国林蛙皮肤抗菌肽表达和功能具有高度多样性的特点。抗菌肽为多基因家族,序列高度同源,可编码出相似的一类抗菌肽。不同抗菌肽基因转录后的剪切方式不同,甚至编码同一抗菌肽的多基因座位也可能经历不同的剪切过程,这两点是抗菌肽表达多样性的主要原因。抗菌肽分子多样性及其形成机制揭示了在多样的生态条件下,两栖类皮肤抗菌肽环境适应的分子基础及生物合成的调控机制。两栖类皮肤功能基因组具有多样性丰富、快速重组突变的特征,是探讨生物适应的基因基础、基因形成机制和进化特性等生物学基本问题的优秀模型。更多还原