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西南大学最新文章：细胞周期必需因子
来自西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室的研究人员利用家蚕EST数据, 成功克隆了家蚕Cyclin B3基因(EU074796)，并通过家蚕卵巢细胞系BmN-SWU1的BmCyclin B和BmCyclin B3基因RNA干涉研究，发现BmCyclin B和 BmCyclin B3 是家蚕细胞完成细胞周期进程所必需的。
Cyclin B是一种有丝分裂细胞的周期蛋白, 它从G1期晚期开始表达并逐渐积累, 到G2期后期达到最大值并一直维持到 M 期的中期, 然后迅速降解。它的积累和降解在细胞有丝分裂和减数分裂中起关键作用。Cyclin B 基因在系统演化上形成了两大分支, 即B型周期蛋白家族和B3型周期蛋白家族。B型周期蛋白存在于酵母和高等真核生物中。在无脊椎动物中, 只有唯一一个周期蛋白 Cyclin B 被发现, 而在脊椎动物中 B-type 周期蛋白有一对, Cyclin B1 和Cyclin B2, 它们是紧密联系的, 并且在亚细胞定位上存在差异。
家蚕(Bombyx mori)是完全变态昆虫, 也是鳞翅目昆虫的典型代表, 其细胞周期调控机制的解析将推动家蚕模式生物化研究的进程。在这项研究中，研究人员利用家蚕卵巢细胞系BmN- SWU1, 克隆了家蚕Cyclin B3基因(BmCyclin B3), 并分析了 BmCyclin B 和 BmCyclin B3在家蚕细胞周期进程中的功能。
研究发现，克隆获得的 BmCyclin B3 基因(NCBI 登录号: GenBank EU074796 )由7个外显子与6个内含子组成, ORF 长 1536 bp, 编码 1 个含 511 氨基酸的蛋白, 预测蛋白的分子量大小为 57.8 kD。在线 SMART 程序结构域分析表明, Cyclin B3 含有 2 个周期蛋白盒, 分别位于 288-379 aa 之间和 392~473 aa 之间, 近 N 端有1段由9个氨基酸组成的周期蛋白破坏盒, 其中心结构是 RxxFGxxxN, 该序列为 RAAFGDITN, 位于75-84 aa 之间。
家蚕与果蝇一样, 存在 Cyclin B 和 Cyclin B3 两种类型的B型周期蛋白。敲除Cyclin B基因的果蝇胚胎细胞, 其纺锤体出现多极化, 并且没有牵引染色体运动的动力, 细胞虽然能正常进行分裂但速度明显减慢。敲除 Cyclin B3 基因的果蝇胚胎细胞, 染色体不凝聚, 在细胞开始胞质分裂的同时染色体还在浓缩, 细胞也能正常进行分裂, 比敲除 Cyclin B 基因的果蝇胚胎的细胞分裂速度要快。阻断或敲除 Cyclin B和 Cyclin B3 基因的果蝇细胞不能顺利通过 G2/M 检查点, 细胞周期延长, 伴随 G2 和 M 期阻滞, 细胞容易凋亡。
BmCyclin B, BmCyclin B3 在家蚕体外培养细胞BmN-AWU1中高量表达, 不论是对BmCyclin B和 BmCyclin B3 进行单干涉还是双干涉, 细胞与正常细胞相比, 都极显著地阻滞于 G2 和 M 期, 并极显著地抑制了细胞的增殖。同时, 干涉BmCyclin B 对细胞周期和增殖的影响大于干涉 BmCyclin B3 基因, 二者不存在显著性差异, 但单干涉与双干涉间存在显著性差异。这些结果表明, 在家蚕细胞周期调控中, CyclinB, CyclinB3 是家蚕细胞完成细胞周期必不可少的基因, 是细胞周期中 M 期的限速因素。
家蚕丝腺细胞是终末端分化细胞, 它在整个幼虫发育阶段体积不断增大, 但其数目却不增加, 只是进行细胞核内有丝分裂. 在细胞核内有丝分裂期间, 只有 G1~S 期的相互转变, 缺乏 M 期, 导致细胞 DNA 含量的增加。在家蚕幼虫时期, 中部丝腺和后部丝腺的细胞 DNA 经过 17~19 轮复制, 其细胞DNA 的含量增加 217~219倍, 约是正常 2 倍体细胞DNA量的40万倍。在家蚕胚胎发育至25期后, 丝腺中只表达CyclinE, 但不表达M期的Cyclin B, 此时丝腺细胞只进行核内有丝分裂。
BmCyclin B, BmCyclin B3 在家蚕体外培养的丝腺细胞系里高量表达, 而 BmCyclin B 在家蚕丝腺组织中不表达, BmCyclin B3 仅在丝腺组织中低量表达, 表明这 2 种周期蛋白在高度特化的丝腺细胞重返细胞周期中起重要作用, 是家蚕细胞完成细胞周期必不可少的基因。果蝇中, Cyclin B3 或 Cyclin B并不是细胞有丝分裂所必需的, 但是二者是雌性生殖所必需的, Cyclin B 也是雄性生殖所必需的。家蚕中BmCyclin B和BmCyclin B3是否具有其他功能还需要进一步研究。
