深海熱液區(qū)盲蝦Rimicaris Exoculata轉(zhuǎn)錄組分析及其銅鋅超氧化物歧化酶的初步研究.pdf

1、深海熱液口生態(tài)系統(tǒng)是一個非常獨特的，有別于淺海和陸地的生態(tài)系統(tǒng)。陽光無法到達，完全的黑暗地帶，生物無法通過光合作用方式來進行初級生產(chǎn)。除此之外，熱液區(qū)域還存在極高的海水壓力，高酸，高還原性，溶解了大量重金屬（鋁，銅，鈷，鐵，鉛，鎂，鋅），硫等有毒化學物質(zhì)，缺乏食物來源，這些因素共同構(gòu)成了熱液口區(qū)惡劣的環(huán)境條件。但深海熱液區(qū)卻有著繁榮的生物群落，這樣極端的條件下，生物們普遍進化出了一套適應(yīng)系統(tǒng)。所以深海熱液口是許多潛在優(yōu)質(zhì)功能基因的寶庫。

2、
　　盲蝦Rimicaris exoculata，主要生活在大西洋熱液口的“黑煙囪”附近，是其生存領(lǐng)域的優(yōu)勢種。據(jù)報道，盲蝦的生物量最高可以達到3000只/m2，其表現(xiàn)出了對熱液口的高度適應(yīng)性是熱液區(qū)生物的理想研究對象。從大西洋中脊的熱液口（15°9′S，13°21′W），3059米的深海，我們采集了盲蝦進行了分析，以了解盲蝦的代謝特征、功能基因信息以及其對熱液口的適應(yīng)機制。首先，我們提取RNA，利用第二代測序技術(shù)，illumin

3、a2000平臺進行全面的測序，得到了盲蝦全面的轉(zhuǎn)錄組信息?？傆嫯a(chǎn)出4887093420 nt數(shù)據(jù)，通過拼接共組裝成35772個Unigenes，平均長度582 nt，總長20829573 nt，預(yù)測編碼蛋白框（CDS）共20450個。通過Unigene功能注釋，注釋到NR，NT，Swiss-Prot，KEGG，COG，GO庫的Unigene分別是15660個，6230個，13575個，11783個，6321個，8142個，所有注釋上的U

4、nigene17258個Unigenes。通過轉(zhuǎn)錄組分析，我們對盲蝦的分子特征有了一個總的了解。在基本代謝方面，盲蝦在纈氨酸，亮氨酸，異亮氨酸這條必需氨基酸通路上注釋完整，其暗示著盲蝦可能擁有能從頭合成這些必需氨基酸的能力。其次，在環(huán)境適應(yīng)性硫代謝途徑中，盲蝦轉(zhuǎn)錄組中有許多硫解毒相關(guān)基因被注釋出來。通過分析這些酶，有能催化硫化氫轉(zhuǎn)化為毒性較低的硫單質(zhì)，也能將硫化氫轉(zhuǎn)化為有機硫。除此之外，我們還發(fā)現(xiàn)了盲蝦體內(nèi)有可能存在SOX系統(tǒng)。最后我們

5、分析了盲蝦的免疫相關(guān)系統(tǒng)，選取了Toll-like，JAK-STAT,IMD通路這幾個具有代表性的途徑進行分析，發(fā)現(xiàn)盲蝦的Toll-like，JAK-STAT通路完整，而IMD通路轉(zhuǎn)錄水平的表達有所殘缺。
　　生命體在氧化還原反應(yīng)中，會產(chǎn)生活性氧，活性氧如果不能及時被清除會使脂膜過氧化，堿基突變，DNA鏈斷裂，蛋白質(zhì)損傷。超氧化物歧化酶SOD，是生物體內(nèi)重要的抗氧化酶，可以消除氧自由基對機體的損傷。其廣泛存在于動物，植物，微生物中

6、，在醫(yī)藥，食品，保健品，農(nóng)業(yè)，化妝品等領(lǐng)域都有很大的應(yīng)用價值。盲蝦所處的環(huán)境，氧脅迫壓力大，所以其可能蘊含著優(yōu)質(zhì)的SOD酶。經(jīng)過對轉(zhuǎn)錄組信息進行挖掘，我們選取一個SOD進行進一步研究。本研究中我們以大腸桿菌作為異源表達宿主，克隆表達盲蝦的一個SOD基因。重組蛋白以包涵體的形式存在，通過純化，復(fù)性獲得了一個具有 SOD活性的蛋白，命名為RESOD。對RESOD進行活性研究發(fā)現(xiàn)，其是一個低溫耐堿酶，最適反應(yīng)溫度和pH分別是10℃和10，在不