军曹鱼Ig μ重链的全长克隆及在各组织中的定量分析

采用同源克隆和RACE技术,克隆了军曹鱼Igμ重链的cDNA全序列,并通过荧光定量技术分析其在组织中的表达。军曹鱼Igμ的cDNA全长1933bp,3的非编码区域(UTR)为164bp,5UTR为26bp,开放阅读框为1743bp,编码580个氨基酸,分子量为64.831ku,理论等电点6.6。推测的军曹鱼Igμ全长氨基酸序列与已报道的鱼类的相似性最高为60%,最低为30%,同两栖类的相似度在30%~33%,同其他高等的动物相似度不足30%。较保守的CH4区和鱼类相似性在64%~71%,同其他生物的相似度仅为31%~33%,具有较强的物种特异性。军曹鱼Igμ中存在半胱氨酸和色氨酸的保守位点以及FR2骨架区的GKGLEW和在FR3的YYCAR保守序列。Igμ链基因在健康鱼体中除了肾以外在其它各组织中均有表达,在肠中的表达量最高。经鲨鱼弧菌刺激48、96、192h后,在采样的各个组织中均有表达,心脏、鳃、肠道在刺激后48h表达量明显增加,脾脏、胃和脑0h时的表达量较高,肝脏、头肾以及肾脏192h后表达较显著。从时间上看,黏膜免疫屏障最先抵御外来抗原,其后,依次是肝脏、肾、头肾产生免疫应答,说明系统免疫在长时间的抵御外来抗原时发挥着重要作用。     

剑尾鱼卵黄蛋白原C(Vg C)全长cDNA的克隆及表达

利用逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和cDNA末端快速扩增(RACE)等方法,克隆获得剑尾鱼卵黄蛋白原C(Vg C)基因的全长cDNA序列。剑尾鱼Vg C基因cDNA序列全长4 011 bp,其5′非编码区包含12 bp和3′非编码区包含246 bp;含有一个3 753 bp的开放阅读框(ORF),编码1 250个氨基酸,推测其编码氨基酸分子量大小为141.7 ku,编码氨基酸序列与其他鱼类卵黄白原C编码氨基酸序列相似性在44%～85%。荧光定量PCR结果显示,Vg C在剑尾鱼肝脏中表达量最高,脾、肾、卵巢中有微量表达,脑、肌肉、鳃中几乎没有检测到表达;对不同时间暴露在雌激素中剑尾鱼肝脏进行实时荧光定量PCR表达分析的结果表明,Vg C在剑尾鱼肝脏中第5天表达量最高,随后降低,第9天后维持相对较低的表达量。研究首次克隆了剑尾鱼Vg C基因全长cDNA序列,并对Vg C在剑尾鱼体内表达组织器官分布及雌激素诱导后不同时间表达谱进行了初步研究,为剑尾鱼生殖生理及环境污染物监测应用等不同领域研究打下重要基础。     

军曹鱼Ig κ轻链cDNA克隆及组织表达分析

应用同源克隆和RACE技术克隆了军曹鱼(Rachycentron canadium Linnaeus)Igκ轻链的cDNA全序列,并分析其在组织中的表达.军曹鱼Igκ的cDNA全长969 bp,3'端的非编码区域(UTR)为188 bp,5'UTR为52 bp,开放阅读框为729 bp,编码242个氨基酸,分子量约为26.255 kD,理论等电点7.52.推测的军曹鱼Igκ恒定区氨基酸序列同鰤(Seriola quinqueradiata)、大西洋鲑(Salmo salar)的Ig轻链同源性最高,达77%以上,可变区氨基酸序列与鰤的相应序列同源性最高,达87%.通过构建系统进化树可以看出,军曹鱼Igκ恒定区氨基酸序列同鰤、大西洋鲑的L3、斑点叉尾鲴(Ictalurus punctatus)的G等鱼的轻链均为κ型的聚为一支,同大西洋鲑的L2、斑马鱼(Danio rerios)的L2、鲤(Cyprinus carpio)的L2等均为λ型的明显不同,由此可推断此序列属于Igκ型.利用半定量PCR技术,发现在健康鱼体中κ链基因在肝脏和鳃中的表达量较高,在肠和脑组织中几乎没有表达.经鲨鱼弧菌(Vibrio carchariae)JT2刺激192 h后,κ链基因在采样的各个组织中均有表达,尤其在头肾、肠、鳃和脾中的表达量较正常水平明显升高,而肝的表达量有所下降,脑组织有κ链基因的少量表达.说明经刺激后头肾、脾脏、肠、鳃是免疫球蛋白的主要表达场所,在抵御病原感染过程中发挥着重要作用.     

青鲫sIgZ重链基因的克隆及对嗜水气单胞菌的免疫响应

免疫球蛋白是鱼类适应性免疫中主要的效应因子之一, 研究鱼类免疫球蛋白对鱼类疾病的免疫防控尤为重要。本研究利用 PCR 与 RACE 技术克隆获得青鲫(Carassius auratus indigentiaus)分泌型免疫球蛋白 Z (secretory immunoglobulin Z, sIgZ)重链基因 cDNA 全长序列 (基因序列登录号: MZ274344.1), 青鲫 sIgZ 重链基因 cDNA 序列全长 2083 bp, 其开放阅读框长 1668 bp, 编码一条由 556 个氨基酸组成的肽链, 相对分子质量为 61.59 kD, 理论等电点为 7.03。青鲫 sIgZ 重链基因结构由 1 个可变区(VH), 4 个恒定区(CH1-CH4)以及 1 个分泌型的尾部(secretory tail, Sec tail)构成。在 GenBank 中进行同源序列检索, 青鲫 sIgZ 氨基酸序列与其他鱼类 IgZ 的相似性依次为团头鲂 (Megalobrama amblycephala) (63.17%)、草鱼(Ctenopharyngodon idella) (60.82%)、鲤(Cyprinus carpio carpio) (52.98%)、虹鳟(Oncorhynchus mykiss)(37.06%)和金头鲷(Sparus aurata)(35.01%)。利用 MEGA 5.1 软件进行多重序列比对分析, 采用邻接法构建遗传系统进化树, 发现青鲫 sIgZ 基因与同属鲤科(Cyprinidae)鱼类的 IgZ 聚为一支, 青鲫 sIgZ 与团头鲂的 sIgZ 亲源关系最近。通过 qPCR 检测青鲫不同组织中 sIgZ 基因的表达, 发现青鲫头肾中 sIgZ 基因的表达量最高, 中肾、脾和肝脏次之。利用嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)对青鲫进行浸泡感染, sIgZ 在头肾、脾脏、中肾、肝、肠、鳃和皮肤中的表达水平在感染的 28 d 内先升高后降低, sIgZ 的相对表达量在黏膜免疫组织(肠和皮肤)中达到峰值的时间要早于系统免疫组织(头肾和脾脏), 肠和皮肤中 sIgZ 在峰值时的相对表达量显著高于头肾中 sIgZ 在峰值时的相对表达量, 实验结果显示, 青鲫 sIgZ 在肠和皮肤黏膜免疫组织中可能发挥重要的免疫功能。     

剑尾鱼趋化因子CCL4和CCL19基因的克隆及嗜水气单胞菌感染对其组织表达的影响

趋化因子是一类能够吸引白细胞移行到感染部位的低分子量(8~10 ku)蛋白质,在炎症反应、非特异性免疫反应中具有重要作用。实验克隆了剑尾鱼2个趋化因子基因(CCL4、CCL19)c DNA序列,运用荧光定量PCR技术检测其在健康组织和嗜水气单胞菌感染后肝、脾中的表达情况。结果显示,剑尾鱼CCL4和CCL19开放阅读框长度分别为294和333 bp,分别编码97和110个氨基酸,推导氨基酸序列均含有趋化因子CC家族标志性的4个半胱氨酸残基,与其他物种尼罗罗非鱼、鼠、狗、人、鸡的氨基酸序列相似性比较,CCL4相似度分别为71.1%、33%、33%、31%、23.5%;CCL19相似度分别为62%、26.9%、24.5%、26.6%、27.8%。在检测的健康剑尾鱼8个组织中,CCL4和CCL19均有表达,其中CCL4和CCL19均在脾脏中表达量最高;CCL4在肌肉和肠中表达量较低,而CCL19则在心脏中表达量较低。经嗜水气单胞菌感染后,CCL4在剑尾鱼头肾中12 h表达量达到最高,在肝脏中24 h表达量最高;CCL19在头肾和肝脏中均在24 h时表达量最高。研究表明,趋化因子CCL4和CCL19可能参与剑尾鱼机体免疫调节反应,在抗嗜水气单胞菌感染过程中发挥了重要作用。     

剑尾鱼趋化因子CCL4和CCL19基因的克隆及嗜水气单胞菌感染对其组织表达的影响

趋化因子(chemokine)是一类能够吸引白细胞移行到感染部位的低分子量(8-10ku)的蛋白质,在炎症反应、非特异性免疫反应中具有重要作用。实验克隆了剑尾鱼2个趋化因子基因(CCL4、CCL19)cDNA序列,运用荧光定量PCR技术检测其在健康组织和嗜水气单胞菌感染后肝、脾中的表达情况。结果显示,剑尾鱼CCL4和CCL19开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)长度分别为294 bp和333 bp,分别编码97和110个氨基酸,推导氨基酸序列均含有趋化因子CC家族标志性的4个半胱氨酸残基,与其他物种尼罗罗非鱼、鼠、狗、人、鸡的氨基酸序列相似性比较,CCL4基因相似度分别为71.1%、33%、33%、31%、23.5%;CCL19基因相似度分别为62%、26.9%、24.5%、26.6%、27.8%。在检测的健康剑尾鱼8个组织中,CCL4和CCL19均有表达,其中CCL4和CCL19均在脾脏中表达量最高;CCL4在肌肉和肠中表达量较低,而CCL19则在心脏中表达量较低。经嗜水气单胞菌感染后,CCL4在剑尾鱼头肾中12 h表达量达到最高,在肝脏中24 h表达量最高;CCL19在头肾和肝脏均在24 h时表达量最高。研究表明,趋化因子CCL4和CCL19可能参与剑尾鱼机体免疫调节反应,在抗嗜水气单胞菌感染过程中发挥了重要作用。     

鱼类特有的Ring型E3泛素连接酶MARCH5A基因在刺激隐核虫感染下的表达分析

为探究大黄鱼MARCH5A的免疫作用,实验采用反转录PCR确认了该基因的c DNA序列。该序列全长1045 bp,包含1个长度为867 bp的开放阅读框,编码288个氨基酸;序列分析显示该蛋白含1个RINGv和4个跨膜结构域。进化树分析表明大黄鱼有11个MARCH家族蛋白(与哺乳动物相同),但鱼类存在多个亚型,MARCH5A为鱼类特有蛋白,其蛋白理化性质和三维结构均与MARCH5B存在一定的差异。荧光定量PCR分析显示,MARCH5A在健康大黄鱼的多个组织中均有表达,在血液和心脏中表达量最高,其次为鳃和脑,而在肾脏和皮肤中表达量最少。刺激隐核虫感染大黄鱼后,MARCH5A在皮肤中早期表达量显著上调,第2天为对照组的9.65倍,后期下调。在鳃、脾脏和头肾中的前期表达量也有所增加,后期下降。结果表明大黄鱼MARCH5A在抗刺激隐核虫免疫应答过程中可能发挥重要作用。     

岩原鲤MSTN基因克隆及饥饿对MSTN表达的影响

运用同源克隆的方法获得岩原鲤(Procypris rabaudi(Tchang))肌肉生长抑制素(myostatin,MSTN)c DNA全长序列,并通过逆转录PCR(RT-PCR)检测MSTN基因的组织差异性表达以及饥饿胁迫对MSTN基因表达的影响。结果显示,岩原鲤MSTN基因1 547 bp的c DNA序列,编码区为1 128 bp,编码375个氨基酸。PCR检测显示,该基因在肌肉和脑组织中大量表达,在眼、肠、心、鳃、肾和头肾组织中少量表达,在肝胰脏、脾脏组织中未见表达。饥饿再投喂实验表明肌肉组织中MSTN基因表达含量随着饥饿时间的延长逐渐升高,恢复投喂后3d表达含量急剧下降,投饵后6 d升至正常水平。结果表明,MSTN的表达对营养摄入敏感,在饥饿状态下岩原鲤通过上调MSTM表达来抑制肌肉生长,节约能量消耗。     

香鱼白细胞介素17C基因克隆及鳗利斯顿氏菌侵染后的时空表达

为了解香鱼白细胞介素17(interleukin 17,IL-17)的序列特征、系统发育及其与鳗利斯顿氏菌侵染的相关性,实验采用RACE-PCR方法扩增出香鱼IL-17C基因c DNA序列,并通过实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术检测了鳗利斯顿氏菌侵染后香鱼各组织中IL-17C基因的表达变化。结果显示,香鱼IL-17C基因c DNA序列全长1 087 bp,含534 bp的开放阅读框,在3′端非编码区存在7个m RNA不稳定信号(ATTTA)。预测该基因编码177个氨基酸,N端19个氨基酸为信号肽序列,成熟蛋白中含有8个半胱氨酸残基。系统进化树分析显示不同物种的相同IL-17亚型聚为一支,香鱼IL-17C与其他脊椎动物IL-17C聚为一支;同源比对结果显示香鱼IL-17C与虹鳟的IL-17C1和IL-17C2亲缘关系最近,相似性分别为40.72%和33.51%。q RT-PCR检测显示IL-17C基因在健康香鱼的心、肝、脾、头肾、鳃、脑、肌肉和肠等组织中均有表达,鳃和头肾中表达量较高。经鳗利斯顿氏菌侵染后,香鱼肝脏中IL-17C基因表达变化最大,菌侵染8 h时的表达量为对照组的9.17倍;其次为脾,菌侵染4 h时的表达量为对照组的6.69倍。研究表明,香鱼IL-17C基因的表达与病原菌侵染密切相关,可能在免疫功能中具有重要作用。     

大鳍鳠免疫球蛋白轻链3型基因cDNA的克隆及表达

应用同源克隆和RACE-PCR方法获得大鳍鳠免疫球蛋白轻链3型(IgL3)基因的全长cDNA序列,并分析了该基因在组织中的表达。大鳍鳠IgL3的cDNA全长为947 bp,包含5非编码区58 bp,3非编码区184 bp,开放阅读框705 bp,编码234个氨基酸。推测的蛋白质序列分为可变区(VL)和恒定区(CL)。VL被进一步划分为4个骨架区(FR)和3个互补决定区(CDR)。大鳍鳠与其它6种硬骨鱼类免疫球蛋白轻链L3氨基酸序列比对分析表明,大鳍鳠氨基酸序列与斑点叉尾IgL3型(F型)的相似性最高,为68.8%,与南极鱼IgL3型的相似性最低,为47.2%。进化树分析表明,大鳍鳠IgL与斑点叉尾IgL3型(F型)聚为一支并与其它硬骨鱼类IgL3型聚为一簇,明显与L1和L2进化支不同。实时荧光定量PCR显示,大鳍鳠IgL3基因主要在头肾、脾脏和血细胞中转录表达;注射嗜水气单胞菌后,头肾、脾脏和血细胞IgL3基因转录表达量有显著上升。研究表明,头肾、脾脏和血液是大鳍鳠IgL3型基因主要的表达器官,在免疫反应中起重要作用。     

斜带石斑鱼IgM、IgZ和IgD重链基因的克隆

应用RACE方法获得斜带石斑鱼膜结合型免疫球蛋白M(membrane-bound immu-noglobulin M,mIgM),膜结合型免疫球蛋白D(mIgD),分泌型免疫球蛋白Z(secretory immu-noglobulin Z,sIgZ)的重链基因。斜带石斑鱼膜结合型IgM重链恒定区包含3个恒定区结构域(μ1,μ2,μ3)以及两个跨膜外显子(TM1,TM2),TM1外显子与μ3结构域末端相连接。氨基酸序列相似性分析结果显示,斜带石斑鱼mIgM各恒定区与牙鲆mIgM恒定区相似性最高,为53%~78%。mIgD的cDNA全长为3 375 bp,开放阅读框包含3 006 bp,其恒定区由1个μ1外显子,7个δ外显子以及跨膜区组成。斜带石斑鱼IgD恒定区与鳜IgD各恒定区氨基酸序列相似性最高,δ1~δ7的相似性分别为75.5%、75.8%、65.4%、76.6%、88.1%、90.6%、82.8%,TM结构域为82.7%。sIgZ的基因结构与其他硬骨鱼类sIgZ的结构相似,包括4个外显子和3个内含子,内含子长度分别为222、129和458 bp。利用半定量PCR分别检测了这3种基因在斜带石斑鱼各器官/组织中的表达,发现mIgM在头肾、肾脏、脑、脾脏、肠、鳃、心脏和胸腺中均有表达;mIgD的mRNA在头肾、肾脏以及胸腺中有较高的表达,在肠中表达量较低;sIgZ mRNA主要分布于淋巴组织如头肾、肾及脾脏中,而在鳃、心脏和胸腺中的丰度较低。     

星斑川鲽MHCⅡ恒定链Ii基因的克隆和表达特性

为了研究星斑川鲽MHCⅡ类分子的作用及调控机制,实验通过SMART-RACE技术克隆得到了星斑川鲽MHCⅡ恒定链(MHCⅡIi)的全长cDNA序列,其长度为1766 bp,包含135 bp的5′非编码区、837 bp的开放阅读框和794 bp的3′非编码区。该基因共编码279个氨基酸。理论分子量为30.848 ku,等电点为6.89。与已知物种MHCⅡIi进行同源性比对,结果与狼鲈、紫红笛鲷和鳜关系较近,同源性均为79%。利用quantitative realtime PCR(qRT-PCR)技术检测了MHCⅡIi在星斑川鲽不同组织中的表达,以及爱德华氏菌感染前后对该基因在不同组织中表达水平的影响,结果显示:在脾脏、头肾、肝脏、后肠、性腺、心脏、血液、鳃和肌肉组织中,MHCⅡIi mRNA均有表达,但在表达量上有明显差异,脾脏和头肾组织相对表达水平较高,鳃、血液、肌肉、心脏和性腺中的表达水平较低。病原感染后,免疫相关组织脾脏和头肾的表达水平升高最明显,肝脏和后肠的表达水平也略有升高,但变化不明显。本研究可为星斑川鲽MHCⅡ类分子的作用机理提供理论依据,同时为海水养殖鱼类的抗病遗传育种工作提供研究基础。     

半滑舌鳎促性腺激素α亚基cDNA的克隆及组织表达特征

采用同源克隆和末端快速扩增（RACE）方法,从半滑舌鳎脑垂体中克隆了促性腺激素α亚基（CGα）全长cDNA（GenBank序列登录号：JQ364953）.半滑舌鳎CGα基因全长685bp,其开放阅读框384bp,编码含127个氨基酸的蛋白,N端33个氨基酸为信号肽.半滑舌鳎CGα成熟肽与其他脊椎动物CGα成熟肽结构特征相似,具有10个半胱氨酸残基和两个N-糖基化位点.CGα成熟肽序列分析表明,半滑舌鳎CGα与鲽形目和鲈形目鱼类CGα同源性为60％～70％,与鲤形目鱼类CGα同源性为55％～60％.实时荧光定量RT-PCR结果表明,半滑舌鳎CGα mRNA在被检测的12个组织中均有表达,除头肾和脾脏、脾脏和肝脏间表达量差异不显著外,其他组织间表达量差异显著（P＜0.05）;CGα mRNA在垂体组织中大量表达,其次是鳃、肾脏、肌肉、卵巢和脑组织,而在心脏、头肾、肝和脾等组织中表达量很低.本研究为进一步探讨促性腺激素在半滑舌鳎繁殖生理中的作用机制奠定基础.     

黄鳝载脂蛋白A1的基因结构及表达谱分析

根据克隆的黄鳝载脂蛋白A1基因的部分序列,进行5′RACE扩增和内含子的克隆并采用荧光定量PCR分析该基因的表达谱。结果表明,该基因cDNA全长1207bp,5′UTR区域长32bp,编码1个262aa的多肽;在长1391bp的gDNA上,只发现了1个长184bp的内含子。荧光定量PCR对该基因在不同组织和病原细菌嗜水气单胞菌感染后的表达情况分析表明,该基因转录本在肝脏中表达量最高,在胃、肾脏、小肠、脑、皮肤和血液中表达量中等,而在心脏、脾脏和肌肉中表达量很低;病原细菌感染会显著影响该基因在小肠、肝脏和脾脏中的表达水平。以上结果显示黄鳝的载脂蛋白Apo-A1基因可能参与了鱼体的天然免疫反应。     

缢蛏IGFBP基因结构及生长性状相关SNP筛选

类胰岛素生长因子结合蛋白(IGFBP)是IGF系统的一部分,主要参与IGF的运输、定位和生物活性调节。本研究采用RACE技术和长PCR技术,克隆了缢蛏IGFBP基因的cDNA和DNA全长序列,应用荧光定量PCR技术分析了缢蛏不同发育时期和不同组织中IGFBP mRNA的表达特征,并进一步筛选了IGFBP基因与生长性状相关的SNP位点。序列分析表明,缢蛏IGFBP cDNA序列全长631 bp,包括5'端非编码区60 bp,3'端非编码区136 bp和开放阅读框435 bp,编码144个氨基酸。该基因含有保守的IGFBP-N端,包含12个半胱氨酸残基,其中1～18个氨基酸为信号肽,属于分泌型蛋白。IGFBP DNA全长3 122 bp,其中包含1个内含子(2 687 bp)和2个外显子(200和235 bp)。荧光定量PCR结果显示,IGFBP mRNA在消化腺组织中表达量最高;在缢蛏的稚贝期,IGFBP mRNA呈现高表达,而在其他发育时期表达量低。在IGFBP基因中筛选到4个SNP位点,其中1个SNP位点与缢蛏的壳长和体质量呈显著相关。     

草鱼SREBP-1基因的克隆及糖对其在肝脏中表达的影响

固醇调节元件结合蛋白(SREBPs)是调控糖脂代谢相关基因表达的关键核转录因子。为获知草鱼SREBP-1基因的序列及其在肝脏中的表达规律,本实验采用同源克隆和RACE方法获得了草鱼SREBP-1基因的部分cDNA序列,并通过生物信息学方法对该基因及所编码蛋白的结构特征进行了分析;采用实时荧光定量PCR技术,对SREBP-1基因在8种不同组织的表达规律及低糖(糖含量24%)和高糖(糖含量42%)投喂条件下肝脏中的表达水平进行了研究。结果显示,所克隆到的草鱼SREBP-1基因cDNA长4 760 bp,其中包括开放读码框3 426bp,编码1 141个氨基酸;草鱼SREBP-1具有一个典型的碱性螺旋-环-螺旋亮氨酸拉链结构(bHLH-zip);氨基酸序列比对结果显示,草鱼SREBP-1与其他鱼类的同源性在76%~88%之间,与斑马鱼的进化关系最近;草鱼SREBP-1基因在脑中的表达量最高,肝脏和肠次之,在肾脏、脾脏、肌肉、脂肪和性腺中均有少量表达;与对照组相比,SREBP-1基因在高糖诱导下表达量显著提高(P0.05),低糖诱导下没有显著性差异。研究表明,在高糖负荷条件下,草鱼肝脏中SREBP-1可能会促进糖的利用和转化,从而参与糖代谢调节过程,为丰富鱼类糖代谢调控机理提供研究资料,并有望为提高鱼类对饲料糖的利用效率提供理论依据。