深海热液区盲虾Rimicaris Exoculata转录组分析及其铜锌超氧
化物歧化酶的初步研究
深海热液口生态系统是一个非常独特的,有别于浅海和陆地的生态系统。

阳光无法到达,完全的黑暗地带,生物无法通过光合作用方式来进行初级生产。

除此之外,热液区域还存在极高的海水压力,高酸,高还原性,溶解了大量重金属(铝,铜,钴,铁,铅,镁,锌),硫等有毒化学物质,缺乏食物来源,这些因素共同构成了热液口区恶劣的环境条件。

但深海热液区却有着繁荣的生物群落,这样极端的条件下,生物们普遍进化出了一套适应系统。

所以深海热液口是许多潜在优质功能基因的宝库。

盲虾Rimicaris exoculata,主要生活在大西洋热液口的“黑烟囱”附近,是其生存领域的优势种。

据报道,盲虾的生物量最高可以达到3000只/m~2,其表现出了对热液口的高度适应性是热液区生物的理想研究对象。

从大西洋中脊的热液口(15°9′S,13°21′W),3059米的深海,我们采集了盲虾进行了分析,以了解盲虾的代谢特征、功能基因信息以及其对热液口的适应机制。

首先,我们提取RNA,利用第二代测序技术,illumina 2000平台进行全面的测序,得到了盲虾全面的转录组信息。

总计产出4887093420 nt数据,通过拼接共组装成35772个Unigenes,平均长度582 nt,总长20829573 nt,预测编码蛋白框(CDS)共20450个。

通过Unigene功能注释,注释到NR,NT,Swiss-Prot,KEGG,COG,GO库的Unigene分别是15660个,6230个,13575个,11783个,6321个,8142个,所有注释上的Unigene 17258个Unigenes。

通过转录组分析,我们对盲虾的分子特征有了一个总的了解。

在基本代谢方面,盲虾在缬氨酸,亮氨酸,异亮氨酸这条必需氨基酸通路上注释完整,其暗示着盲虾可能拥有能从头合成这些必需氨基酸的能力。

其次,在环境适应性硫代谢途径中,盲虾转录组中有许多硫解毒相关基因被注释出来。

通过分析这些酶,有能催化硫化氢转化为毒性较低的硫单质,也能将硫化氢
转化为有机硫。

除此之外,我们还发现了盲虾体内有可能存在SOX系统。

最后我们分析了盲虾的免疫相关系统,选取了Toll-like,JAK-STAT,IMD通
路这几个具有代表性的途径进行分析,发现盲虾的Toll-like,JAK-STAT通路完整,而IMD通路转录水平的表达有所残缺。

生命体在氧化还原反应中,会产生活性氧,活性氧如果不能及时被清除会使脂膜过氧化,碱基突变,DNA链断裂,蛋白质
损伤。

超氧化物歧化酶SOD,是生物体内重要的抗氧化酶,可以消除氧自由基对机
体的损伤。

其广泛存在于动物,植物,微生物中,在医药,食品,保健品,农业,化妆品等领域都有很大的应用价值。

盲虾所处的环境,氧胁迫压力大,所以其可能蕴含着优质的SOD酶。

经过对转录组信息进行挖掘,我们选取一个SOD进行进一步研究。

本研究中我们以大肠杆菌作为异源表达宿主,克隆表达盲虾的一个SOD基因。

重组蛋白以包涵体的形式存在,通过纯化,复性获得了一个具有SOD活性的蛋白,命名为RESOD。

对RESOD进行活性研究发现,其是一个低温耐碱酶,最适反应温度和pH分别是10℃和10,在不同pH下处理一个小时后,pH等于10对其影响最小。

在4℃下,酶活较为稳定,放置144h,还具有原酶活的60%。

通过进一步分析,钴,镁,锰,钡,钙对RESOD都有抑制作用。

经初步研
究,RESOD是一种低温、耐碱性条件的Cu-Zn SOD,有着良好的经济价值和应用潜力。