鱼类CC趋化因子基因及其系统进化分析

CC趋化因子（CC Chemokine）是一类能够促进动物体内炎症部位的各种白细胞的补充、激活和黏附的趋化性细胞因子家族，是鱼类天然免疫系统的重要组成部分。趋化因子也是当今国际鱼类分子免疫学研究的热点之一。本研究通过比较基因组学和生物信息学的方法，分析了虹鳟（Oncorhynchus mykiss）、牙鲆（Paralichthys olivaceus）和斑点叉尾鮰（Ictalurus punctatus）等重要经济鱼类的CC趋化因子基因结构特点和功能，并采用Clustal X的NJ法对所有新的CC趋化因子和先前发表的鱼类趋化因子与其他动物的CC趋化因子进行系统进化分析，建立了3个独特的包含非鱼类OC趋化因子的直向进化同源组。第1个直向进化同源组建立于人的CCL27和CCL28，有丽鱼科（Cichlidae）Melanochromis auratus和Pamlabidochromis chilotes的SCYA101、SCYA101a、大西洋鲑（Salmo salar）的CB510320、斑马鱼（Danio rerio）的B1839410、虹鳟的CK11、斑点叉尾鮰的BM027974和BM029630；第2个直向进化同源组是以人类C／2L20建立的，包括虹鳟的CK8a、CK8b、斑点叉尾鮰的SCYA112和鸡（Callusgallus）从K84434，其中鸡的序列与人的CCL20最相近（与其他鱼类CC趋化因子相比）；第3个直向进化同源组是以鸡的XP-424980和蓝鮰（Ictalurus furcatus）的SCYA109建立的。所有其他鱼类CC趋化因子都没有归类到非鱼类CC趋化因子的同源组中。为了进一步分析鱼类CC趋化因子和哺乳类CC趋化因子间的关系，采用Clustal W的非自举检验（Bootstrapping）启发式搜索（heuristic search）比对法对这些OC趋化因子进行归类分析，结果得到7个潜在的直向进化同源组，包括含有4个鱼类OC趋化因子的CCL20直向进化同源组、5个鱼类CC趋化因子的CCL24直向进化同源组、8个鱼类CC趋化因子的CCL22直向进化同源组、4个鱼类CC趋化因子的CCL17直向进化同源组、15个鱼类CC趋化因子的CCL25直向进化同源组，7个鱼类CC趋化因子的CCL27／CCL28和17个鱼类CC趋化因子的CCL19／CCL21直向进化同源组。趋化因子的研究将有助于更好地了解鱼类抗病性与天然免疫性的关系。     

大菱鲆1个CXCL10样趋化因子的克隆、鉴定与表达分析

趋化因子是一类趋化性细胞因子的总称,它们在白细胞的趋化反应中起着重要作用。本研究从构建的大菱鲆(Scophthalmus maximus)脾脏cDNA文库中筛选到一种大菱鲆CXC趋化因子,经过5′-RACE和3′-RACE扩增得到了它的全长cDNA。该趋化因子的全长cDNA含有1个79 bp的5′UTR,1个372 bp的开放阅读框(ORF)和1个227 bp的3′UTR。开放阅读框编码123个氨基酸残基。此CXC趋化因子基因内含有4个外显子和3个内含子,3个外显子的碱基长度分别为591 bp、86 bp和372 bp。Blast分析和系统发生分析都表明这个趋化因子和已知的脊椎动物的CXCL10相近。用鳗弧菌(Vibrio anguillarum)感染大菱鲆后12 h,该趋化因子在肝脏和脾脏中表达水平达到最高,在头肾中则是在感染后5 h表达水平最高。在肝脏中,从感染后12 h开始该趋化因子的表达水平逐渐下降并且在72 h后恢复到正常水平。在脾脏中,一直到感染后24 h该趋化因子保持高水平表达,随后表达水平减弱至正常水平。在头肾中,从感染后5 h开始一直到24 h,表达水平逐渐升高,随后表达水平,立刻降低至与正常水平一致。在正常的大菱鲆组织内没有检测到该趋化因子的表达,表明它仅在受到鳗弧菌感染的时候才被诱导表达。结论认为该趋化因子在免疫反应中可能起着重要作用。     

牙鲆趋化因子基因CXCL9的克隆、鉴定与表达分析

趋化因子是一类具有化学趋化功能的小分子分泌性蛋白,能够引导白细胞到损伤或者感染的部位,参与免疫调节和病理反应。为丰富鲆鲽鱼类趋化因子的相关基础研究,本研究克隆了牙鲆(Paralichthys olivaceus)趋化因子基因CXCL9,其全长为910 bp,开放阅读框为408 bp,编码135个氨基酸。该基因具有趋化因子超家族的典型特征,在35、37、60和77个氨基酸位置具有4个保守的半胱氨酸残基,形成两个二硫键。氨基酸序列分析表明,该基因与大菱鲆(Scophthalmus maximus)、半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)的CXCL9基因具有较高的同源性,分别为78.5%和71.0%。实时荧光定量PCR结果显示, CXCL9在正常牙鲆肝脏和脾脏中的表达量非常高,在皮肤和鳃等组织中表达量次之,说明CXCL9特异性地在免疫相关组织中表达。经迟缓爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)感染后,牙鲆肝脏中CXCL9 mRNA表达量在感染后6 h即出现高峰值,而头肾和脾脏中的高峰值出现较晚。经鳗弧菌(Vibrio anguillarum)感染后6 h,牙鲆肝脏中CXCL9 mRNA的表达量升高近8倍,头肾中的表达高峰值出现在感染后24 h,而脾脏中CXCL9 mRNA的表达量在感染后6 h迅速升高10倍,逐渐降低后48 h又出现高峰,为正常水平的20倍。上述研究结果说明CXCL9基因在病原菌感染过程中有快速响应,可能参与了免疫防御过程,将有可能发展为一种牙鲆细菌性疾病的生物标记。本研究为牙鲆趋化因子超家族免疫机制的深入研究奠定了基础。     

鱼类IRF家族在干扰素抗病毒免疫反应中的调控功能

干扰素调节因子(IRF)家族成员是一类重要的转录因子,在机体细胞感染病毒时单独或共同调控干扰素基因(IFN)的表达。IRF家族蛋白结构非常保守。其中N端DBD结构域赋予了IRF蛋白结合IFN启动子的功能,而C端IAD主要介导蛋白互作,因而不同IRF成员可能在不同的信号通路中发挥功能。哺乳动物IRF家族有9个成员,IRF1～9。鱼类IRF家族有11个成员,除了IRF1～9外,还包括硬骨鱼类特有的IRF11,以及在鸟类基因组中也存在的IRF10。哺乳类研究表明,IRF1/3/5/7/9在病毒感染的细胞中正调控IFN基因的表达,而IRF2则负调控IFN的表达。近十多年来,鱼类IRF家族的功能研究取得了重要进展,相关研究结论基本来自于体外的实验数据。本文综述了鱼类IRF家族成员的表达、亚细胞定位以及调控IFN抗病毒免疫反应的分子机制。     

低等脊椎动物血细胞研究概况

对低等脊椎动物血细胞分类、发生和功能的研究进展进行了综述.低等脊椎动物血细胞分红细胞和白细胞2类.其中白细胞又可分为淋巴细胞、血栓细胞、单核细胞、嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和浆细胞等.有关低等脊椎动物血细胞发生的研究报道较少,并主要集中在鱼类.鱼类血细胞发生的部位包括胸腺、头肾、体肾、脾脏、肝脏和肠粘膜下层等.血细胞的功能与维持动物机体内环境的稳定性有密切关系,低等脊椎动物的血细胞还具有吞噬、分泌等功能,并参与了机体伤口的修复和免疫防御等生理过程.     

海七鳃鳗CXCL8基因的原核表达及蛋白纯化

海七鳃鳗(Petromyzon marinus)是现存最古老的无颌类脊椎动物之一,对其重要免疫分子的研究在免疫系统的进化理论上有重要意义。细胞趋化因子CXCL8(又称白细胞介素-8,Interleukin 8)是最重要的趋化因子之一。为了研究海七鳃鳗CXCL8基因在天然免疫中的作用,以海七鳃鳗肝脏c DNA为模板,通过比对海七鳃鳗基因组信息设计引物,使用RT-PCR方法扩增得到PmCXCL8基因。随后构建原核表达载体pColdI-CXCL8,将载体转化至E.coli BL21和Rosetta(DE3)中进行表达,利用Bio-Rad IMAC蛋白质纯化试剂盒和Profinia蛋白质纯化系统进行纯化,纯化后的蛋白进行SDS-PAGE电泳和Western blot分析。结果显示,PmCXCL8开放阅读框(open reading frame,ORF)为309 bp,编码102个氨基酸,分子量为11.23 kDa,等电点为9.37。PmCXCL8氨基酸序列中保守的C36和C38之间插入一个氨基酸残基,为CXC型趋化因子,而且不含ELR(Glu-Leu-Arg)基序,相应位置被GGR(Gly-Gly-Arg)所替代。原核表达对比发现,该蛋白在E.coli Rosetta(DE3)中的表达优于E.coli BL21,最后通过亲和层析法纯化得到了高纯度的PmCXCL8重组蛋白。SDS-PAGE电泳检测和Western blot鉴定结果均得到单一的条带,分子量约为11.23 k Da,符合预期结果,表明已成功表达出可溶性良好的PmCXCL8重组蛋白。该研究为PmCXCL8功能的探究与抗体的制备提供了实验材料,也为七鳃鳗天然免疫系统进化的研究奠定了基础。     

鱼类的干扰素系统：研究进展与我国学者的贡献

干扰素（interferon,IFN）是一类具有抗病毒、抗细菌和免疫调节等多种功能的细胞因子。根据其分子结构、受体、信号通路以及生物学功能等,脊椎动物IFNs被分为I型、II型、III型和IV型。鱼类属于低等脊椎动物,是脊椎动物中种类最多的一个类群,也是最早拥有完善且复杂IFN系统的脊椎动物,是研究IFN系统组成、功能和演化的重要对象。根据系统发育关系,鱼类I型IFNs被分成8个亚群,分别为IFNa–IFNf以及IFNh和IFNi。不同亚群可选择性利用不同的受体复合物,通过保守的JAK/STAT信号通路诱导干扰素诱导基因（interferon stimulated genes, ISGs）的表达,从而发挥抗病毒等功能。鱼类II型IFNs有2个成员,即IFN-γ和IFN-γrel,它们可分别利用CRFB13/CRFB6和CRFB17受体,通过STAT1传递信号。目前,在硬骨鱼类中还未鉴定到III型IFNs,但软骨鱼类中已鉴定到了III型IFNs及其受体亚基。IV型IFN是我国学者近期在鱼类和原始哺乳动物中鉴定到的一类新IFN基因,具有显著的抗病毒功能,受体由CRFB12和CRFB4组成。...     

一种(鱼师)鱼诺卡氏菌酪氨酸蛋白磷酸酶基因的克隆及功能初步研究

這鱼诺卡氏菌是鱼类诺卡氏菌病的主要病原,可导致鱼类慢性系统性肉芽肿疾病.這鱼诺卡氏菌全基因组序列分析发现了一个酪氨酸蛋白磷酸酶(protein tyrosine phosphtase,PTP)基因,生物信息学分析显示该基因很可能编码一个靶向定位于宿主细胞线粒体的分泌蛋白.本实验对這鱼诺卡氏菌PTP进行了基因克隆、分泌蛋白鉴定、亚细胞定位、过表达和线粒体膜电位检测,结果显示,在這鱼诺卡氏菌胞外产物中质谱鉴定到了PTP肽段,证实其为分泌蛋白.亚细胞定位研究观察到PTP-GFP融合蛋白均匀地分布在FHM细胞中,与线粒体分布不重合,说明這鱼诺卡氏菌PTP蛋白并未靶向定位于线粒体.亚细胞定位和过表达研究都显示PTP蛋白在FHM细胞中表达后,细胞核出现固缩浓染、凋亡小体等明显的细胞凋亡特征.通过线粒体膜电位检测表明,在pcDNA-PTP转染后48 h,线粒体跨膜电位被明显破坏,说明這鱼诺卡氏菌PTP很可能是一种可诱导细胞凋亡的细菌蛋白.通过对這鱼诺卡氏菌PTP开展基因克隆和功能初步研究,为进一步揭示该基因的功能和深入了解這鱼诺卡氏菌的分子致病机理奠定了基础.     

一种鰑鱼诺卡氏菌酪氨酸蛋白磷酸酶基因的克隆及功能初步研究

這鱼诺卡氏菌是鱼类诺卡氏菌病的主要病原,可导致鱼类慢性系统性肉芽肿疾病。這鱼诺卡氏菌全基因组序列分析发现了一个酪氨酸蛋白磷酸酶(protein tyrosine phosphtase,PTP)基因,生物信息学分析显示该基因很可能编码一个靶向定位于宿主细胞线粒体的分泌蛋白。本实验对這鱼诺卡氏菌PTP进行了基因克隆、分泌蛋白鉴定、亚细胞定位、过表达和线粒体膜电位检测,结果显示,在這鱼诺卡氏菌胞外产物中质谱鉴定到了PTP肽段,证实其为分泌蛋白。亚细胞定位研究观察到PTP-GFP融合蛋白均匀地分布在FHM细胞中,与线粒体分布不重合,说明這鱼诺卡氏菌PTP蛋白并未靶向定位于线粒体。亚细胞定位和过表达研究都显示PTP蛋白在FHM细胞中表达后,细胞核出现固缩浓染、凋亡小体等明显的细胞凋亡特征。通过线粒体膜电位检测表明,在pcDNA-PTP转染后48 h,线粒体跨膜电位被明显破坏,说明這鱼诺卡氏菌PTP很可能是一种可诱导细胞凋亡的细菌蛋白。通过对這鱼诺卡氏菌PTP开展基因克隆和功能初步研究,为进一步揭示该基因的功能和深入了解這鱼诺卡氏菌的分子致病机理奠定了基础。     

鱼类树突状细胞研究进展

树突状细胞(DCs)是目前已知的体内功能最强的抗原递呈细胞,是唯一能够激活初始T淋巴细胞反应的细胞,在先天性免疫、适应性免疫以及维持自身免疫耐受方面具有重要的作用,因此一直是免疫学研究的重要领域。本文简要综述了DCs的类型及其在动物体内的功能、各类DCs的细胞标记。总结了鱼类DCs的分离、纯化方法和形态学观察方法;现有研究表明,鱼类DCs具有吞噬细菌、刺激T细胞增殖、诱导CD4+T细胞的活化、表达DCs的标记基因、被Toll样受体的配体激活、迁移能力、引起混合淋巴细胞反应等生物学功能;不同鱼类DCs的分子标记并不完全一样;鱼类的头肾、肾、鳃、皮肤、胸腺、脾、肠等均有DCs的分布。目前,对鱼类DCs的研究虽然取得了一定进展,但仍有许多重要问题需要解决:①鱼类DCs目前缺乏明确的细胞标记,加强这方面的研究有助于提高鱼类DCs的分离、体内分布与功能的研究水平;②加强和完善鱼类DCs的分离、培养技术的研究,掌握各种鱼类DCs的分离培养方法;③加强鱼类DCs在抗原递呈中的功能研究,对深入分析鱼类免疫机理,合理设计和应用疫苗,具有重要的理论指导意义。