Characterization of the cDNA Encoding Membrane-bound Trehalase, Its Expression and Enzyme Activity in Bactrocera dorsalis (Diptera: Tephritidae)

Yi-Fei Xie, Wen-Jia Yang, Wei Dou, Jin-Jun Wang

Abstract


Trehalase plays a critical role in metabolic processes by catalyzing the hydrolysis of trehalose to glucose. In this study, we cloned and characterized a full-length cDNA encoding membrane-bound trehalase in the oriental fruit fly, Bactrocera dorsalis (Hendel) (Diptera: Tephritidae) and named it as BdTre2. BdTre2 contained an open reading frame (ORF) of 1842 bp, which encoded a putative 613 amino acids. Alignment analysis revealed that the deduced protein sequence of BdTre2 had about a 70% identity to Tre2 of most dipteran insects, suggesting that this gene was conserved in the evolution of the Diptera. Phylogenetic analysis showed that the deduced protein of BdTre2 was more homologous to the trehalase2 gene than insect trehalase1 gene. The expression pattern in different developmental stages and tissues of BdTre2 in B. dorsalis was measured by quantitative real-time PCR (qPCR), and the results showed that BdTre2 was strongly expressed in the adult stage, particularly in the midgut. Concurrently, the enzyme activity assay showed that trehalase 2 was more active in the adult stage and Malpighian tubules than in other developmental stages or tissues. Our results provide evidence that BdTre2 is involved in activity of the midgut, possibly in chitin synthesis and energy metabolism, and it is important for B. dorsalis adults.

 

La trehalasa juega un papel crítico en los procesos metabólicos por catalizar la hidrólisis de trehalosa a glucosa. En este estudio, clonamos y caracterizamos la trehalasa destinada para la membrana por medio codificar el cADN de la mosca oriental de la fruta, Bactrocera dorsalis (Hendel) (Diptera: Tephritidae) que fue nombrado como BdTre2. El BdTre2 contiene un marco de lectura abierto (MLA) de 1842 pb y codifica 613 aminoácidos putativos. El análisis de alineación reveló que la secuencia deducida de la proteína de BdTre2 tiene un 70% de identidad conla Tre2 de la mayoría de los insectos dípteros, lo que sugiere que este gen fue conservado en la evolución de los Diptera. El análisis filogenético mostró que la proteína deducida de BdTre2 fue más homóloga con el gen de trehalasa 2 que al gen 1 de la trehalasa de insectos. Se midió el patrón de expresión en diferentes etapas de desarrollo y los tejidos de BdTre2 en B. dorsalis por PCR cuantitativa en tiempo real (qPCR) y los resultados mostraron que BdTre2 se expresó fuertemente en el estadio adulto y en particular en intestino medio. Al mismo tiempo, el ensayo de actividad de la enzima trehalasa 2 mostró que fue más activa en el estadio del adulto y en los túbulos de Malpighi que en los otros estadios de desarrollo y tejidos. Nuestros resultados proveen evidencia de que la BdTre2 está implicada en la actividad del intestino medio, posiblemente en la síntesis de la quitina y el metabolismo de la energía y es importante para los adultos de B. dorsalis.

 

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Keywords


oriental fruit fly, membrane-bound trehalase, cloning, quantitative PCR, enzyme activity assay

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