虹鳟免疫诱导型基因Cathelicidin2启动子功能分析

本研究通过实时荧光定量PCR实验对虹鳟(Oncorhynchus mykiss)Cathelicidin2(Cath2)基因的转录模式进行了分析。结果显示,该基因在鳃、头肾等与机体免疫防御功能密切相关的组织内转录,在细菌和病毒感染后,转录水平均显著升高。对基因上游调控序列进行启动子和转录因子结合位点预测,发现该启动子具有真核生物典型的TATA盒和CAAT盒结构,基因上游直至第一内含子区域内,密集存在多个免疫相关转录因子结合位点,其中,2个核因子κB(Nuclear factor kappa B,NFκB)预测结合位点均位于核心启动子正链区域。在草鱼(Ctenopharyngodon idellus)肾组织细胞系内,绿色荧光蛋白和萤火虫荧光素酶基因都能够在该启动子驱动下表达,表明其具有启动子活性,且启动子活性在受到免疫诱导后增强,包括细菌脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)模拟的细菌感染和聚肌胞苷酸(Polyinosinic polycytidylic acid,Poly I:C)模拟的病毒感染。双荧光素酶报告基因检测显示,启动子活性在与NFκB转录因子表达时,增强至4.39倍,证明Cath2基因受NFκB通路调控。研究表明,虹鳟Cath2基因能够在多种免疫刺激诱导下表达,其启动子可以应用为免疫诱导型的基因工程元件,驱动外源免疫基因在鱼体内适时表达,抵御外界病原感染,同时,避免非必要条件下的过度表达形成生长负担。     

大黄鱼肿瘤抑制因子cylindromatosis (LcCYLD)的序列与免疫反应特征及其功能

为研究大黄鱼肿瘤抑制因子cylindromatosis（CYLD）在免疫反应中的作用,本实验克隆了大黄鱼CYLD的全长cDNA（命名为LcCYLD）并对其进行序列分析;采用荧光定量PCR的方法对大黄鱼各组织及免疫刺激后的大黄鱼肾细胞系中的LcCY LD表达变化进行检测;构建了重组表达载体pTurboGFP-CYLD及pcDNA3.1-CYLD,分别用于亚细胞定位实验及过表达实验;在HEK293T细胞系中过表达LcCYLD后采用双荧光素酶报告系统检测了 NF-κB、TNF-α及IL-1β 启动子活性的变化。结果显示,LcCYLD的ORF包含2 754 bp,编码917个氨基酸,推测具有保守的3个N端的CAP-GLY结构域,1个磷酸化区域和1个C端的UCH结构域,多序列比对结果显示各物种CYLD间高度保守;系统进化分析显示,LcCYLD与来源于其他硬骨鱼的CYLD聚为一支,其中与条纹鲈的CYLD关系最近;转录水平表达分析发现LcCYLD在大黄鱼各组织均有表达,其中在脑中表达量最高;LPS及poly I:C刺激能够显著诱导LcCYLD的表达;亚细胞定位实验表明LcCYLD在细胞质及细胞核中均有表达;过表达LcCYLD能够显著抑制NF-κB及促炎细胞因子TNF-α及IL-1β的转录激活。以上研究结果表明大黄鱼CYLD能够抑制NF-κB的转录激活,为深入了解LcCYLD在大黄鱼先天免疫信号转导中的作用奠定基础。     

日本鳗鲡TBK1基因的克隆与免疫功能分析

为了阐明鱼类TANK结合激酶1 (TBK1)在免疫应答密切相关的NF-κB、I型IFN及MAPK信号通路中的调控作用，本实验通过cDNA末端快速扩增技术(SMART RACE)从日本鳗鲡中克隆了TBK1基因cDNA全长序列，命名为AjTBK1，利用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)检测了在体和离体状态下不同病原体相关分子模式(PAMPs)及嗜水气单胞菌对日本鳗鲡AjTBK1基因表达水平变化的影响，通过构建绿色荧光蛋白pEGFP-TBK1和pCMV-TBK1真核表达质粒对Aj TBK1亚细胞定位以及Aj TBK1过表达对NF-κB、AP-1、IFN-β启动子荧光素酶活性的激活作用进行研究。蛋白质序列分析显示，日本鳗鲡AjTBK1编码731个氨基酸，其三维丝带空间结构与人类TBK1相似，具有保守的激酶结构域(KD)、泛素样结构域(ULD)、二聚化支架结构域(SDD)以及C端结构域(CTD)，在系统发育树中与其他鱼类TBK1家族聚为一支。qRT-PCR检测发现AjTBK1在多种组织中广泛表达，且在肝脏和肠中高表达。经LPS、poly I:C、嗜水气单胞菌免疫注射后，AjTBK1基因表达水...     

斑石鲷irf7基因克隆及其在病毒感染下的表达

为探究斑石鲷(Oplegnathus punctatus)干扰素调节因子irf7在虹彩病毒(Iridovirus)感染过程中的作用机制，本研究通过PCR扩增获得了斑石鲷irf7基因CDS区序列，对其序列特征进行分析，并在组织水平和细胞水平研究该基因在病毒感染中的表达模式。结果显示，Opirf7基因CDS区全长为1332 bp，编码443个氨基酸的多肽，具有干扰素调节因子家族的保守结构域。荧光定量PCR (qRT-PCR)结果显示，Opirf7基因在健康个体的不同组织中均有表达，在肝脏中表达量最高，在皮肤和肠等免疫组织中的表达量也较高。对斑石鲷腹腔注射虹彩病毒诱导抗病毒免疫反应，在组织水平检测Opirf7对病毒感染的响应模式。与对照组(0 h)相比，Opirf7在免疫组织中的表达水平有不同程度的升高。在细胞水平，建立poly I: C感染的斑石鲷脑细胞系模型，利用qRT-PCR检测Opirf7的表达变化。结果显示，poly I: C刺激后，脑细胞系Opirf7的表达量显著升高。结果表明，Opirf7在斑石鲷抗病毒病的免疫应答过程中发挥重要作用。     

斑石鲷irf3基因鉴定及其在虹彩病毒感染下的表达模式分析

干扰素调节因子（irf3）是干扰素调节因子（IRF）家族的一员,是I型干扰素依赖性免疫反应的主要转录调节因子,在针对DNA和RNA病毒的先天免疫反应中发挥重要作用。本研究中,斑石鲷irf3基因（Oplegnathus punctatus interferon regulatory factors 3,Opirf3）来自实验室斑石鲷基因组数据库,经分析鉴定Opirf3的CDS序列全长1362 bp,可编码453个氨基酸,预测其蛋白分子量为50.0 kDa,理论等电点为4.97,有一个IRF结构域和一个IRF-3结构域。荧光定量分析显示,Opirf3在斑石鲷肝脏、鳃、心脏、皮肤、脾脏、肠、脑、肾、胃和头肾组织均有表达;虹彩病毒感染7 d时,免疫组织肝、脾和肾脏中Opirf3的表达水平显著上调。斑石鲷肾细胞系体外刺激实验显示,不同浓度poly I:C刺激后,Opirf3的表达量较对照组均显著升高,poly I:C浓度为100 μg/mL时,肾细胞中Opirf3的相对表达水平升高,为对照组的86.8倍。siRNA干扰后,斑石鲷肾细胞系中Opirf3表达水平显著下调30%,下游基因IFN-α、CD40、CD80和IL-1β显著下调,IL-6显著上调。以上结果可能表明Opirf3基因参与了I型IFN在斑石鲷抗虹彩病毒过程中的先天免疫反应。本研究可为斑石鲷抗病分子育种提供理论依据。     

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。     

病毒感染过程中青鳉irf2基因过表达的双面性

为了探究干扰素调节因子2 (interferon regulatory factor,IRF2)如何通过调控干扰素(IFN)表达影响鱼类的免疫,实验从青鳉中克隆了irf2 (Olirf2),发现该基因在青鳉各个组织中均有表达;将构建的真核表达载体pTol2/CMV-IRF2/IE1-pr转染到胖头鱥肌肉细胞系(FHM)后,发现瞬时过表达Olirf2能够显著促进鲤春病毒血症病毒(spring viremia of carp virus,SVCV)的复制,并抑制抗病毒相关基因mx1、ifn和irf3的表达。进一步通过双荧光素报告系统发现,Olirf2能够显著抑制NF-κB和ISRE的活性,说明Olirf2可能通过抑制细胞的天然免疫应答进而促进病毒的增殖。然而持续过表达Olirf2则增强了细胞的抗病毒能力,同时促进干扰素相关基因mx1、ifn和irf3的表达。因此,Olirf2基于表达的持续时间不同而具有抗病毒或者促病毒的双面效果。实验通过研究Olirf2在抗病毒信号通路中发挥的作用,为通过基因编辑或者转基因手段来构建抗病毒的鱼类提供了理论基础。     

斑节对虾relish基因的克隆及免疫刺激对其mRNA表达水平的影响

relish是Rel/NF-κB家族的重要成员之一。本研究在构建的斑节对虾(Penaeus monodon)肝胰腺转录组文库中克隆得到PmRelish基因,其全长5 112 bp,包括3 561 bp的ORF,推测编码1个含1 186个氨基酸的蛋白。PmRelish的蛋白具有Rel/NF-κB蛋白家族的典型结构特征,包括N端的RHD结构域,核定位信号,C端的6个锚蛋白重复序列以及死亡结构域,表明该蛋白是NF-κB1亚型。该基因在所检测组织中呈组成型表达,并在血细胞表达量最高。使用定量PCR检测PmRelish基因在不同免疫刺激条件下在肝胰腺中的mRNA表达情况,结果显示,肝胰腺PmRelish基因是诱导型表达,并被创伤弧菌、金黄色葡萄球菌和白斑综合征病毒(WSSV)调控表达,其中被创伤弧菌上调表达最显著。进一步证明了病毒核酸类似物Poly(I:C)、R484可激活PmRelish的表达。上述研究结果说明Relish是斑节对虾的重要免疫因子,可能通过直接或间接作用参与对细菌和病毒的免疫反应。     

日本鳗鲡TRAF3基因的克隆及功能研究

为探究鱼类TRAF3在鱼类抗病毒免疫应答中的功能及作用机制，实验利用逆转录PCR克隆获得了日本鳗鲡TRAF3转录本 (AjTRAF3)，利用生物信息学软件分析了AjTRAF3的结构特征，利用实时荧光定量 PCR(qPCR)、双荧光素酶报告系统以及免疫共沉淀等方法对其表达规律、功能及作用机理进行了初步分析。AjTRAF3的开放阅读框长度为1 707 bp，编码568个氨基酸。序列结构分析结果显示，AjTRAF3由N端的环结构域2个锌指结构域以及1个螺旋结构域和C端高度保守的TRAF-C (MATH)结构域组成。qPCR结果显示，AjTRAF3在日本鳗鲡各组织中均有表达，脑组织中表达量最高，其次为头肾，心脏中的表达量最低。Poly I:C刺激6 h后，日本鳗鲡脾脏组织中AjTRAF3上调倍数最高，为对照组的15.83倍。迟缓爱德华氏菌感染24 h后，日本鳗鲡脾脏组织中AjTRAF3上调倍数最高，为对照组的31.47倍。此外，本研究构建了AjTRAF3真核表达质粒，发现过表达AjTRAF3能显著上调炎症及抗病毒相关基因的表达，可显著增强AjIFN2、AjIFN4和NF-κB启动子荧光素酶活性。并能显著上调由AjRIG-IN、AjMAVS、AjIRF3诱导的AjIFN2、AjIFN4和NF-κB启动子活性。免疫荧光结果显示，AjTRAF3主要定位于细胞质中，且与AjMAVS存在共定位。免疫共沉淀结果显示，AjTRAF3通过MATH结构域与AjMAVS相互结合，缺失该结构域后，其与AjMAVS的相互作用消失，推测AjTRAF3可通过介导RIG-I/MAVS信号转导途径调控鱼类的抗病毒免疫应答。本研究结果为进一步揭示鱼类TRAF3的生物学功能奠定了基础。     

斑石鲷肾脏细胞系的建立、特征分析及其免疫相关基因的表达分析

斑石鲷(Oplegnathus punctatus)是我国重要的海水养殖鱼类, 本研究以斑石鲷肾脏组织为材料, 建立了斑石鲷肾脏组织细胞系(O. punctatus kidney cell line, OPK)。斑石鲷肾脏细胞系生长旺盛, 目前已成功传至 34 代。本研究检测了不同 FBS 浓度对斑石鲷肾脏细胞生长的影响, 结果表明最适生长 FBS 浓度为 20%。将 OPK 细胞液氮冷冻复苏后, 细胞具有活性, 可正常生长和传代。核型分析结果显示, 第 24 代斑石鲷肾脏细胞系核型为正常二倍体核型(2n=2sm+46t)。将 Cy3-siRNA 转染到 OPK 细胞后, 可以成功表达荧光。对斑石鲷 OPK 细胞提取 DNA, 用斑石鲷线粒体色素细胞 C 氧化酶 I (CO I)基因进行检测, 结果表明该细胞系来源于斑石鲷。斑石鲷肾脏细胞系细胞在受到脂多糖(LPS)和聚肌胞苷酸(poly I∶C)刺激后能产生免疫反应, 免疫相关基因 IκB、IL-1β、IL-8 和 IRF3 的表达水平发生显著变化。本研究成功建立了斑石鲷肾脏细胞系, 可运用于斑石鲷基因功能分析、细胞遗传学、致病性细菌和病毒感染机制等研究, 可为斑石鲷的基础研究和细胞工程育种等提供重要的基础材料。