东方蜜蜂DNMT1a和DNMT1b蛋白的分子特征、系统进化及基因表达模式
Molecular Property,Phyletic Evolution,and Gene Expression Patterns of DNMT1a and DNMT1b Proteins in Apis cerana
摘要DNA甲基化在调节昆虫的生长发育、环境适应和免疫应答等生物学过程中发挥重要作用.但目前东方蜜蜂(Apis cerana)的DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase,DNMT)的研究较为滞后,相关信息有限.本研究解析东方蜜蜂的DNA甲基转移酶 1a(AcDNMT1a)和DNA甲基转移酶 1b(AcDNMT1b)的理化性质和分子特征,并检测AcDnmt1a和AcDnmt1b在工蜂幼虫肠道发育及应答蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis)侵染过程中的表达模式,为深入开展AcDNMT1a和AcDNMT1b 的分子功能和表观调控机制研究提供参考和依据.通过生物信息学预测AcDNMT1a和AcDNMT1b的理化性质、分子特征及系统进化,并比较东方蜜蜂与其他昆虫DNMT1a和DNMT1b所含的结构域和保守基序.采用RT-qPCR检测东方蜜蜂工蜂幼虫肠道发育过程及应答蜜蜂球囊菌侵染过程中AcDnmt1a和AcDnmt1b的相对表达量.AcDNMT1a和AcDNMT1b的蛋白质相对分子质量分别约为 127.20 kDa和 164.48 kDa,亲水性系数分别为-0.584 和-0.544,均不含跨膜结构域与信号肽;AcDNMT1a可同时定位于细胞核、细胞质和线粒体,AcDNMT1b可同时定位于细胞核与细胞质.AcDNMT1a和AcDNMT1b的三级结构模板均为 4wxx.1.A.AcDNMT1a和AcDNMT1b均含有 5 个功能结构域,包括DNMT1-RFD、zf-CXXC、BAH_Dnmt1-I、BAH和DNA_methylase.东方蜜蜂与黑大蜜蜂(Apis laboriosa)和大蜜蜂(Apis dorsata)的DNMT1a在进化树上聚为一支;东方蜜蜂与黑大蜜蜂的DNMT1b在进化树上聚为一支.AcDNMT1a和AcDNMT1b具有相似的蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein in-teraction,PPI)网络,与A0A2A3E789 等 10 个蛋白形成互作网络.在幼虫发育过程中,AcDnmt1a和AcDnmt1b的表达量随日龄增长而降低,在 6 日龄幼虫中AcDnmt1a和AcDnmt1b的表达量较 4 日龄幼虫极显著下调.蜜蜂球囊菌接种后,AcDnmt1a的表达量在 4~6 日龄幼虫肠道中均下调表达;AcDnmt1b的表达量也在 4~6 日龄幼虫肠道中下调表达.AcDNMT1a和AcDN-MT1b均为潜在的亲水性蛋白、非跨膜蛋白和胞内蛋白,主要分布在细胞核;东方蜜蜂和其他蜂的DNMT1 具有较高的保守性;AcDnmt1a和AcDnmt1b在东方蜜蜂工蜂幼虫肠道发育过程中差异表达,并参与对蜜蜂球囊菌侵染的免疫应答.
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