仿刺参SARM基因的克隆、表达和功能研究

采用RACE方法克隆了仿刺参TLR信号通路MyD88非依赖途径接头分子SARM,命名为AjSARM。AjSARM基因的序列全长3874 bp,开放阅读框为2412 bp,编码803个氨基酸。通过SMART软件对AjSARM蛋白进行蛋白结构预测,发现AjSARM蛋白由2个SAM结构域和1个C端TIR结构域组成。采用实时荧光定量PCR的方法检测AjSARM基因在仿刺参发育不同时期的表达量,发现在小耳幼虫期开始高表达,神经发育也是从这一时期开始的,表明AjSARM蛋白在仿刺参的发育过程中发挥了重要作用。仿刺参体腔细胞经过4种病原菌(灿烂弧菌、假交替单胞菌、希瓦氏菌和蜡样芽孢杆菌)刺激后,在灿烂弧菌、假交替单胞菌和希瓦氏菌刺激组,AjSARM基因在4 h和24 h的表达均受到抑制,然而在蜡样芽孢杆菌组,24 h表达上调。除了希瓦氏菌组外,其他3个组的AjSARM基因在96 h表达量达到最高。AjSARM在应对不同病原菌刺激后不同时间点所表现出的动态表达模式表明,它参与了仿刺参体腔细胞免疫应答的过程。通过对AjSARM的结构以及在不同发育阶段和不同病原菌刺激后的表达模式进行分析,探索仿刺参MyD88非依赖途径接头分子SARM的功能,可以为棘皮动物的发育和免疫系统进化研究提供参考。     

仿刺参β-胸腺素基因的克隆和表达分析

β-胸腺素是一种具有抗菌活性的多肽。采用RACE方法克隆仿刺参β-胸腺素(β-Thymosin),命名为Ajβ-Thymosin。Ajβ-Thymosin基因的序列全长1877 bp,开放阅读框为126 bp,编码41个氨基酸;分子质量为4.6 ku,理论等电点为5.25。仿刺参β-胸腺素中存在着保守的功能序列EVASFD-KSKLK和保守的G-actin结合结构域LKKTET。系统发育进化分析结果显示,仿刺参β-胸腺素和紫色球海胆的β-胸腺素聚为一支。采用实时荧光定量PCR检测Ajβ-Thymosin基因在仿刺参不同组织和不同发育时期的表达量,发现其在体腔细胞中的表达量最高,在小耳幼虫期开始高表达。经过假交替单胞菌、灿烂弧菌、蜡样芽孢杆菌和希瓦氏菌4种病原菌刺激后,仿刺参体腔细胞中Ajβ-Thymosin基因的表达量在4 h均受到抑制;在蜡样芽孢杆菌和希瓦氏菌组,Ajβ-Thymosin基因的表达量在12 h开始上调;在假交替单胞菌组,Ajβ-Thymosin基因的表达量在24 h开始上调;在灿烂弧菌组,Ajβ-Thymosin基因的表达量在48 h才开始上调。病原刺激产生的动态表达...     

半滑舌鳎髓样分化因子的克隆和表达分析

髓样分化因子(Myeloid differentiation factor88,MyD88)是Toll/IL-lR家族成员,是TLR信号通路中的一个关键接头分子,在天然免疫系统中具有重要作用。迄今,在重要海水养殖鱼类半滑舌鳎中尚未见有关MyD88的研究报道。本研究克隆了半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)MyD88基因,并对其表达模式进行了初步研究。半滑舌鳎MyD88基因的cDNA全长为1612bp,其中包括132bp的5′非翻译区(UTR),590bp的3′UTR和编码285个氨基酸残基的858bp的开放阅读框(ORF)。MyD88蛋白在N端具有死亡结构域(Death Domain,DD),C端具有TIR结构域(Toll/IL-1Receptor Domain,TIR),MyD88基因组全长为2923bp,包括5个外显子和4个内含子。系统进化树分析表明,半滑舌鳎MyD88和牙鲆聚在一起,具有最近的亲缘关系。实时定量PCR结果显示,MyD88基因几乎在所有组织中都有表达,在血液、脾脏、头肾、肝脏等免疫组织和精巢、卵巢生殖腺中具有较高水平的表达。利用LPS(lipopolysaccharide)、PGN(peptidoglycan)和poly I∶C作为免疫刺激源感染半滑舌鳎外周血淋巴细胞的结果显示,三者均可诱导MyD88基因的表达上调。鳗弧菌(Vibrio angaillarum)感染实验表明,注射鳗弧菌96h后MyD88基因在脾脏中表达量升高了近180倍、在肝脏中的表达量升高了60多倍;在注射鳗弧菌48h后,头肾中表达量升高了近5倍。上述实验暗示,MyD88基因在半滑舌鳎天然免疫防御系统中具有重要作用。     

中华鳖MyD88部分序列克隆及其在组织中的表达差异分析

MyD88(Myeloid differentiation factor 88,MyD88)是多数TLRs(Toll like receptor,TLRs)信号转导过程中的关键接头分子。研究根据MyD88(Myeloid differentiation factor 88,MyD88)TIR结构域(Toll-like/IL-1 receptor domain)保守区设计简并引物,通过PCR扩增,成功地从中华鳖脾脏cDNA中扩增出351bp的目标序列。测序后经结构域和序列比较分析,扩增片段为中华鳖的MyD88 TIR结构域。该序列与大黄鱼、鸡等脊椎动物的MyD88的TIR结构域序列同源性和相似性分别为72.9%～86%和77.6%～83.6%。以热灭活嗜水气单胞菌刺激中华鳖后,经荧光定量PCR检测,在48h内,肝、脾和肾组织中MyD88 mRNA相对表达量均出现不同程度的增加,尤以脾脏中的增幅最为明显,为对照组的6.89倍;中华鳖心脏成纤维样细胞经20ng LPS刺激后1～8h,MyD88表达量有所提高,24h的表达量最高。该研究结果将为开展中华鳖天然免疫奠定良好基础。     

缢蛏Toll样受体家族基因全基因组水平鉴定及其在弧菌刺激下的表达分析

缢蛏(Sinonovacula constricta)是我国传统的四大海水养殖贝类之一,养殖过程中易受病原菌感染而造成大量死亡和经济损失。Toll样受体(Toll-like receptor, TLR)是目前研究最多的模式识别受体,在无脊椎动物的先天性免疫中发挥着重要作用。研究缢蛏TLR分子特征及其免疫功能对预防和控制病原菌感染至关重要。本研究从缢蛏基因组序列中鉴定出42个TLR基因(ScTLR),其中,33个编码典型的TLR蛋白,其他9个为TLR样蛋白。根据蛋白结构域特点,将典型的TLR蛋白分为2大类4个亚类,一类为多半胱氨酸簇TLR (mccTLR),包括1个P型TLR和7个sPP型TLR;另一类为单半胱氨酸簇TLR (sccTLR),包括16个sP型TLR和9个Ls型TLR。与其他9种软体动物TLR基因的类型和数目比较结果显示,缢蛏基因组中未发现其他软体动物中存在的V型和Twin-TIR型TLR,起源古老的mccTLR类群在软体动物中没有大规模的扩张,而起源较晚的sccTLR类群却发生了大规模的扩张。荧光定量PCR分析显示,6种ScTLR在检测的7种组织中普遍表达,且在血细胞、鳃和肝胰腺组织中高表达。最后,副溶血弧菌(Vibrio parahemolyticus)胁迫12 h和48 h的缢蛏鳃和肝胰腺转录组数据分析显示,副溶血弧菌感染前后9个TLR基因在鳃或肝胰腺中的表达量发生显著变化,6个基因(ctg118.25、ctg118.26、ctg356.25、ctg774.6、ctg681.6和ctg1513.5)在感染12 h或48 h后的鳃组织中表达差异显著,前5个基因表达量上调,仅ctg1513.5表达量下调;3个基因(ctg467.9、ctg2496.3和ctg903.17)在感染12 h或48 h后的肝胰腺中表达差异显著,其中,ctg467.9和ctg2496.3表达量下调,ctg903.17表达量上调。综上所述,本研究结果将为深入探讨不同TLR基因在缢蛏天然免疫中发挥的作用提供研究基础。     

厚壳贻贝MyD88-4基因的生物学特性及其对沙氏弧菌的免疫应答

为理解髓样分化因子88(myeloid differentiation factor 88, MyD88)基因的生物学特性以及对细菌胁迫的响应,本研究克隆了厚壳贻贝MyD88基因(命名为McMyD88-4)cDNA全长序列,其全长3 930 bp,开放阅读框2 607 bp,编码868个氨基酸。其中,13～109位的氨基酸序列为死亡结构域(death domain,DD),347～481位的氨基酸序列为TIR(toll/interleukin-1 receptor)结构域,TIR结构域包含3个高度保守的区域Box 1、Box 2和Box3;McMyD88-4蛋白的空间结构包含6个α螺旋(α-helix)和4个β折叠(β-sheet)。同源性分析显示,McMyD88-4蛋白序列与长牡蛎MyD88最相似,其一致性和相似性分别为60%和77%;其次,与虾夷扇贝、海湾扇贝和菲律宾蛤仔相似度较高,其一致性和相似性分别为40%～51%和58%～67%。系统进化树结果显示,McMyD88-4先与长牡蛎和扇贝聚为一支,然后与黑腹果蝇聚为一支,脊椎动物单独聚为一支。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测发现,McMyD88-4基因在厚壳贻贝各组织和器官中均有表达,其中在外套膜和鳃中的表达量最高,而血细胞中表达量最低。厚壳贻贝经沙氏弧菌感染后,McMyD88-4基因表达量在免疫相关组织中急剧上升,分别在感染后3和6 h达到峰值,且在消化腺中的上调水平显著高于鳃和外套膜。研究表明,McMyD88-4在厚壳贻贝抵御外界病原体侵染过程中,尤其是弧菌感染方面发挥重要作用。     

赤眼鳟与草鱼TLR19结构及功能差异初探

为探索赤眼鳟TLR19(ScTLR19)与已报道草鱼TLR19(CiTLR19)的结构及功能差异,实验克隆了ScTLR19基因全长并分析其结构特点,利用实时荧光定量PCR(qPCR)分析其组织表达及草鱼呼肠孤病毒(GCRV)感染后的表达特征,同时采取过表达实验揭示其对TLR19信号通路下游功能基因的激活特性。结果显示,ScTLR19基因编码957个氨基酸,与CiTLR19氨基酸序列具有高度相似性(94.04%);但ScTLR19胞外区由9个亮氨酸重复序列(LRR)组成,比CiTLR19在654~677氨基酸位点之间明显多1个LRR,且在三级结构上相应多2个α-螺旋和6个β-折叠。ScTLR19广泛表达于赤眼鳟各组织,GCRV攻毒后,其表达水平在免疫组织肾脏中显著上调。赤眼鳟鳍条细胞系过表达ScTLR19并接受GCRV攻毒后,干扰素调节因子IRF7在攻毒期间的表达水平与对照组无显著差异,而干扰素调节因子IRF3在攻毒12和24 h的表达水平显著上调,且衔接蛋白MyD88和TRIF的表达水平均显著上调。研究表明,与CiTLR19相比,ScTLR19同样只对IRF3而不对IRF7进行调控,但不同于CiTLR19单一调控TRIF的模式,其同时对MyD88和TRIF二者进行调控,可能介导更多样的抗病毒免疫反应。     

斑节对虾Toll9受体基因免疫功能的研究与表达分析

Toll受体蛋白(Toll receptors)是一类重要的模式识别受体,在无脊椎动物先天性免疫系统中发挥重要作用。文章对斑节对虾(Penaeus monodon)新型Toll9受体基因(Pm Toll9)进行了研究:以人源胚胎肾细胞(HEK293T)成功构建体外细胞免疫模型,通过免疫印迹方法证实Pm Toll9重组真核蛋白可在HEK293T中成功表达。双荧光素酶报告系统检测发现在200 ng转染浓度处Pm Toll9对NF-κB报告基因的激活效果显著。q RT-PCR数据证明PmToll9成功激活HEK293T细胞Toll-like receptor(TLR)信号通路,促进通路下游髓样分化因子(My D88)、肿瘤坏死因子(TNF-α)和白介素(IL-10)的上调表达,同时酶联免疫吸附测定结果证明Pm Toll9可促进TNF-α蛋白表达水平显著上调。斑节对虾体内细菌刺激实验结果显示无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)可激活Pm Toll9在肝胰腺、肠、淋巴和鳃中的表达,哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)可显著抑制Pm Toll9在肝胰腺中的表达。提示无乳链球菌可通过Pm Toll9激活Toll信号通路,引起机体免疫防御反应,而哈维氏弧菌对此过程具有一定的抑制作用。     

欧洲鳗鲡MyD88基因的克隆及其免疫功能分析

髓样分化因子(myeloid differentiation factor 88,My D88)是TLR(toll-like receptor)信号通路的关键接头蛋白,在先天性免疫中发挥重要作用。实验首次克隆了欧洲鳗鲡My D88基因c DNA全长序列,命名为Aa My D88,其全长为1 539 bp,开放阅读框为846 bp,编码282个氨基酸。该蛋白三维丝带空间结构图与人类的My D88十分相似,具有My D88家族典型的死亡结构域和TIR(toll-like/IL-1 receptor)结构域,其中TIR结构域中含有3个序列高度保守的box1、box2和box3。同源性分析显示,欧洲鳗鲡My D88氨基酸序列与斑点叉尾相似性最高,为76.3%,与其他鱼类相似性为67.5%~73.2%,与哺乳动物相似性较低,为61.6%~62.6%。欧洲鳗鲡My D88在系统进化树中与其他鱼类My D88聚为一支,哺乳类以及两栖类My D88分别聚为一支。实时荧光定量PCR检测发现,Aa My D88基因在欧洲鳗鲡各组织器官中均有表达,其中在肝脏中的表达量最高,心脏、肠、脾脏以及肾脏中也有较高的表达,而肌肉和鳃中的表达水平较低;欧洲鳗鲡经山羊Ig G肌肉注射后,肾脏Aa My D88基因在第7天表达量有显著性提高,14 d后恢复至正常水平,而脾脏Aa My D88基因表达水平从第7~21天持续显著上调,于第7天达到峰值,其表达量为肾脏的1.7倍;欧洲鳗鲡鳍细胞系经poly I:C处理后,Aa My D88基因表达水平在3 h显著降低,6~48 h均有显著升高,于12 h达到峰值。LPS处理后的欧洲鳗鲡鳍细胞系Aa My D88基因表达水平在3 h显著降低,6和12 h显著升高,于12 h达到峰值,24 h后恢复至正常水平。poly I:C处理组My D88基因表达水平在12~48 h均显著高于LPS处理组。研究表明,My D88在欧洲鳗鲡抵御外源微生物的免疫应答反应中发挥重要作用。     

三疣梭子蟹Toll4基因克隆及其在病原和低盐胁迫中的表达特征分析

采用RACE技术克隆得到三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)TLRs家族的一个新基因,将其命名为Pt Toll4。该基因c DNA全长为4276 bp,5?和3?非编码区分别为339 bp和1252 bp,编码一个含有895个氨基酸、分子量为102.5 k Da、理论等电点为6.03的蛋白质。Pt Toll4蛋白是一个跨膜蛋白,存在胞外区LRR、LRRCT结构域及保守的胞内区TIR结构域。同源性及系统进化分析显示,Pt Toll4氨基酸序列与中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)Es Toll2的同源性最高,为61%。实时荧光定量PCR结果显示,Pt Toll4基因在血细胞中的表达量最高,在肝胰腺中的表达量最低。利用副溶血弧菌(Vibrio parahemolyticus)和对虾白斑综合征病毒(WSSV)对三疣梭子蟹进行注射感染,结果显示,经WSSV感染后,Pt Toll4基因在血细胞中的表达量显著提高,在6 h时出现峰值,为对照组的5.03倍(P0.01)。经副溶血弧菌感染后,Pt Toll4基因仅在48 h略微出现上调,其余时间点与对照组无显著差异。由此推测,Pt Toll4基因在三疣梭子蟹应答WSSV的免疫过程中发挥了重要功能。此外发现,低盐胁迫显著抑制了Pt Toll4基因在三疣梭子蟹血细胞中的表达,这可能是导致低盐环境下三疣梭子蟹等甲壳类动物免疫力下降的原因之一。由此推测,Pt Toll4基因在三疣梭子蟹先天免疫过程中发挥了重要功能,本研究为深入开展三疣梭子蟹和其他甲壳动物的免疫调控机理研究提供了数据支持。     

仿刺参甘露聚糖结合凝集素基因对脂多糖刺激的免疫应答

甘露聚糖结合凝集素是天然免疫系统中重要的模式识别分子。分析了仿刺参甘露聚糖结合凝集素在仿刺参不同组织及脂多糖刺激前后的表达规律,结果显示仿刺参甘露聚糖结合凝集素mRNA在仿刺参的肠道、呼吸树、体腔细胞和体壁均有组成型表达,且体壁的表达量最高;细菌脂多糖刺激后,4个组织的仿刺参甘露聚糖结合凝集素表达量均得到上调,且以肠道和体腔细胞表达量的变化最为显著;另外,肠道、体腔细胞、体壁中仿刺参甘露聚糖结合凝集素表达量峰值的出现具有明显的时序性,而呼吸树自刺激后6h直至取样结束,其表达量呈稳步上升趋势。     

地衣芽孢杆菌对仿刺参生长、消化和免疫功能的影响

为探讨益生菌制剂对仿刺参生长、消化和免疫功能的影响,选用分离自仿刺参肠道的地衣芽孢杆菌作为潜在的益生菌株进行仿刺参投喂试验。选择初始体质量为(7.17±0.86)g的仿刺参为试验对象,设计空白对照组及益生菌处理组进行投喂。益生菌在饲料中的添加密度分别为10⁵、10⁷、10⁹、10¹¹cfu/g,每10d测定相关指标。40d投喂试验结束后,通过注射灿烂弧菌的方式对各组仿刺参进行攻毒试验。试验结果显示,105、1011cfu/g处理组与对照组相比,各指标差异不显著。而投喂含有10⁷ cfu/g和10⁹cfu/g地衣芽孢杆菌饲料时,仿刺参质量增加率、特定生长率、消化酶活性(胰蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶)及免疫酶活性(酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、超氧化物歧化酶、溶菌酶)均显著高于对照组。试验期间,淀粉酶及超氧化物歧化酶活性呈先升后降的趋势,其他指标呈上升趋势。攻毒试验表明,投喂107cfu/g和109cfu/g地衣芽孢杆菌的仿刺参累积死亡率较低,相对免疫保护率较高,仿刺参抵抗灿烂弧菌的能力得到提高。试验结果表明,当饲料中地衣芽孢杆菌密度为10⁷cfu/g和10⁹cfu/g时,仿刺参生长指标、消化酶活性和免疫酶活性均显著提高。     

鳜IRAK4基因的克隆、组织表达及病毒感染后表达分析

为了研究鳜IRAK4生物学特性及其在抗病毒免疫应答中的作用,根据鳜转录组数据中筛选出的IRAK4 unigene序列设计引物,利用SMART-RACE技术克隆得到CDS全长为1389 bp的c DNA(命名为Sc IRAK),编码462个氨基酸,含有1个N端死亡结构域和1个保守的中央蛋白激酶结构域。采用荧光定量RT-PCR方法分析了Sc IRAK4在健康鳜各组织中的表达差异及病毒感染后在脾脏中的表达变化,结果显示,健康鳜中Sc IRAK4在肝脏中表达量最大,与其他组织差异显著,而在血液、脑和胃中表达量最低;传染性脾肾坏死病毒(infectious spleen and kidney necrosis virus,ISKNV)感染鳜后Sc IRAK4的表达量呈现下调趋势,24 h脾脏中的表达量达到最低,为对照组的45%;而鳜弹状病毒(siniperca chuatsi rhabdovirus,SCRV)感染鳜后Sc IRAK4的表达量呈现上调趋势,12 h脾脏中Sc IRAK4的表达量达到最高,为对照组的8.17倍,表明Sc IRAK4在抗ISKNV和SCRV的免疫应答中可能发挥不同的作用。本研究为进一步揭示Sc IRAK4的抗病毒免疫反应机制提供了依据。     

饲料中添加酵母提取物对凡纳滨对虾免疫相关基因表达及抗菌机能的影响

为了评估饲料中添加酵母提取物对凡纳滨对虾免疫灵敏性和平衡性的相关基因表达的影响,以鱼粉含量为24.5%的基础饲料(对照组)及在基础饲料中添加2.5%酵母提取物的实验饲料,分别饲喂凡纳滨对虾56 d,检测两种饲料投喂的对虾在急性感染溶藻弧菌前后鳃组织Toll受体、IM D和溶菌酶mRNA表达量变化及感染后的对虾死亡情况。结果表明:摄食添加酵母提取物饲料的凡纳滨对虾鳃组织中Toll受体mRNA和溶菌酶mRNA表达量均显著高于对照组对虾(P0.05),IMD mRNA表达量与对照组无显著性差异(P0.05)。急性感染溶藻弧菌后,两组对虾鳃组织Toll受体、IMD和溶菌酶mRNA表达量随感染进程均出现显著变化,Toll受体、IMD和溶菌酶mRNA表达量峰值出现的时间分别为24、42和36 h,且摄食添加酵母提取物组对虾各基因的表达量峰值分别为对照组峰值的201.06%、481.46%和276.77%,均显著高于对照组对虾(P0.05)。摄食添加酵母提取物饲料组对虾鳃组织中Toll受体和IM D mRNA表达量在感染溶藻弧菌后12和24 h分别出现显著上调,而对照组对虾鳃组织中Toll受体和IMD mRNA表达量分别在感染弧菌后24和42 h才出现显著上调。两组对虾经溶藻弧菌人工急性感染后72 h内的累积死亡率无显著差异(P0.05)。实验表明,饲料中添加酵母提取物上调了溶藻弧菌感染前凡纳滨对虾Toll受体和溶菌酶mRNA的表达量,提早了溶藻弧菌感染后对虾Toll受体和IMD mRNA表达量上调时间,且增加了对虾Toll受体、IM D和溶菌酶mRNA表达量的峰值,在一定程度上提高了凡纳滨对虾免疫相关基因表达的灵敏性。     

褐牙鲆白细胞介素21基因克隆及表达分析

利用转录组测序数据信息和PCR技术克隆褐牙鲆白细胞介素21(IL-21)基因的编码区序列,并进行生物信息学分析及表达模式分析。试验结果显示,白细胞介素21基因开放阅读框429 bp,编码142个氨基酸,分子量16.0 ku,在N端具有19 bp信号肽序列。分子系统发育树分析表明,褐牙鲆白细胞介素21蛋白与尖吻鲈以及深裂眶锯雀鲷白细胞介素21蛋白亲缘关系最近。实时荧光PCR结果显示,白细胞介素21基因在所检测的褐牙鲆7种健康组织中均有表达,其中肝脏的表达量最高。用提取的迟钝爱德华氏菌脂多糖免疫刺激褐牙鲆后,白细胞介素21基因的表达在头肾和脾组织中产生不同程度上调,表明该基因参与了脂多糖诱导的免疫应答。利用RNA干扰技术沉默髓样分化因子(MyD88)基因后,白细胞介素21基因的表达出现下调,当再用提取的迟钝爱德华氏菌脂多糖免疫刺激后,MyD88和白细胞介素21基因的表达又均开始逐渐回升,暗示白细胞介素21与MyD88通路具有一定关联性。