Molecular identification, characterization, and expression analysis of a serine protease inhibitor gene from cotton bollworm, Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae)

ABSTRACT

Abstract Serine protease inhibitors (serpins), a superfamily of protease inhibitors, are known to be involved in several physiological processes, such as development, metamorphosis, and innate immunity. In our study, a full-length serpin cDNA, designated Haserpin1, was isolated from the cotton bollworm Helicoverpa armigera. The cDNA sequence of Haserpin1 is 1176 nt long, with an open reading frame encoding 391 amino acids; there is one exon and no intron. The predicted molecular weight of Haserpin1 is 43.53 kDa, with an isoelectric point of 4.98. InterProScan was employed for Haserpin1 functional characterization, which revealed that Haserpin1 contains highly conserved signature motifs, including a reactive center loop (RCL) with a hinge region (E341N350), the serpin signature, (F367F375) and a predicted P1P1 cleavage site (L357S358), which are useful for identifying serpins. Transcripts of Haserpin1 were constitutively expressed in the fat body, suggesting that it is the major site for serpin synthesis. During the developmental stages, a fluctuation in the expression level of Haserpin1 was observed, with low expression detected at the 5th-instar larval stage. In contrast, relatively high expression was detected at the prepupal stage, suggesting that Haserpin1 might play a critical role at the H. armigera wandering stage. Although the detailed function of this serpin (Haserpin1) needs to be elucidated, our study provides a perspective for the functional investigation of serine protease inhibitor genes.

RESUMO

Resumo Sabe-se que os inibidores de serina protease (serpinas), uma superfamília de inibidores de protease, estão envolvidos em vários processos fisiológicos, como desenvolvimento, metamorfose e imunidade inata. Neste estudo, um cDNA de serpina de comprimento total, denominado Haserpin1, foi isolado da lagarta Helicoverpa armigera na cultura de algodão. A sequência de ADNc de Haserpin1 tem 1.176 nt de comprimento, com uma grelha de leitura aberta que codifica 391 aminoácidos; existe um éxon, mas nenhum íntron. O peso molecular previsto de Haserpin1 é de 43,53 kDa, com um ponto isoelétrico de 4,98. O InterProScan foi empregado para a caracterização funcional do Haserpin1, que revelou que o Haserpin1 contém motivos de assinatura altamente conservados, incluindo um loop central reativo (RCL) com uma região de dobradiça (E341-N350), a assinatura da serpina (F367-F375) e um local de clivagem previsto de P1-P1' (L357-S358), que são úteis para identificar serpinas. As transcrições de Haserpin1 foram expressas constitutivamente no corpo gordo, sugerindo que é o principal local para a síntese de serpinas. Durante os estágios de desenvolvimento, observou-se uma flutuação no nível de expressão de Haserpin1, com baixa expressão detectada no estágio larval do 5º ínstar. Por outro lado, detectou-se uma expressão relativamente alta no estágio pré-pupal, sugerindo que o Haserpin1 pode desempenhar um papel crítico no estágio errante de H. armigera. Embora a função detalhada dessa serpina (Haserpin1) precise ser elucidada, este estudo fornece uma perspectiva para a investigação funcional dos genes inibidores da serina protease.