松材线虫热激转录因子 Bx-HSF-1 基因的克隆及表达分析

目的 通过对热激转录因子基因 Bx-HSF-1 的克隆和表达分析，为深入研究cGMP、TGFβ-like和Insulin/IGF等热激抗逆代谢路径提供理论基础。 方 法 根据松材线虫基因组数据设计引物克隆松材线虫 Bx-HSF-1 基因。进一步对Bx-HSF-1进行Gene Ontology基因功能预测、系统发育分析、保守结构域分析等生物信息学分析。应用JASPAR预测Bx-HSF-1靶位点DNA序列，根据松材线虫基因组数据筛选含有该序列的靶基因，并通过蛋白质三维结构分析和分子对接验证。应用荧光定量q-PCR检测 Bx-HSF-1 及其靶基因在热激和低温处理条件下4个时间点的表达量，结合转录组数据对 Bx-HSF-1 及其靶基因的表达量相关性进行分析。采用原位杂交对 Bx-HSF-1 基因在松材线虫体内的表达部位进行了分析。 结果 根据基因组数据，克隆到松材线虫热激转录因子 Bx-HSF-1 基因长度为1 404 bp的涵盖完整蛋白编码区基因序列。结构域分析表明 Bx-HSF-1 基因编码蛋白质的氨基酸序列含有DNA结合结构域和亮氨酸拉链结构域。GO分析表明该基因参与延长线虫寿命、正向调控繁殖率、运动、热激反应、抗逆态幼虫发育和抗逆反应等生理过程，并具有特异DNA序列结合的分子功能。氨基酸疏水性分析表明该DNA结合结构域由3个α螺旋和4个反向平行的β折叠构成一个疏水核心，该疏水核心可以与热激元件靶位点互作。对松材线虫基因组进行BLAST比对筛选出 Bx-DAF-7 是Bx-HSF-1的靶基因， Bx-DAF-7 基因TATA盒上游序列具有Bx-HSF-1靶位点序列。荧光定量q-PCR结果表明热激和低温处理同样促进 Bx-HSF-1 转录、抑制 Bx-DAF-7 转录， Bx-HSF-1 与 Bx-DAF-7 的表达量负相关。原位杂交结果表明 Bx-HSF-1 基因在正常培养线虫体内各细胞均有微量表达，热激培养线虫前体部信号显著，峡部和肠区体壁信号较显著。 结论 本研究表明Bx-HSF-1具有特异DNA序列结合的分子功能。预测抗逆态幼虫形成基因 Bx-DAF-7 是 Bx-HSF-1 靶基因。转录组测序及q-PCR结果表明 Bx-HSF-1 与 Bx-DAF-7 的表达量负相关。 Bx-HSF-1 基因受温度刺激后多数体细胞内均有较高表达，特别是神经元、体壁肌肉细胞和皮下细胞中表达显著。