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。     

团头鲂NK-lysin基因鉴定和表达分析

为研究抗菌肽NK-LYSIN在团头鲂免疫系统中的可能功能,本实验从团头鲂转录组中钓取到2个NK-lysin基因(nkla和nklb),通过PCR扩增并测序验证其ORF序列。通过荧光定量PCR检测其在健康组织和嗜水气单胞菌感染后免疫组织中的表达,并构建其原核表达体系。结果显示,团头鲂nkla和nklb分别编码122和136个氨基酸,NKLA和NKLB均属于鞘脂激活蛋白样蛋白家族成员,各含有6个高度保守的半胱氨酸及1个Sap B结构域。在健康团头鲂各组织中,nkla在脾脏中表达量极高,在肌肉和血液中表达量极低;而nklb则在肠中表达量较高,在头肾中表达量较低,在其他组织均有表达。nkla和nklb不同的表达模式暗示它们可能存在功能上的分化。经嗜水气单胞菌感染后,团头鲂nkla与nklb表达变化模式相似,头肾中,表达量在4 h时显著下降;肝脏中,表达量在4 h达到最高,而后回落到正常水平;在脾脏和肠中4 h时开始下降,72 h时达到峰值,暗示NK-lysin可能在团头鲂抗嗜水气单胞菌感染过程中发挥重要作用。另外,本实验对nkla和nklb进行了原核表达,为进一步研究NK-lysin的功能奠定了基础。     

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。     

中华鳖NR5a2基因的克隆与表达分析

为了解NR5a2在中华鳖(Pelodiscus sinensis)性腺分化过程中的作用,通过RACE技术克隆获得中华鳖NR5a2 cDNA。结果显示:该基因序列全长为2 674 bp,开放阅读框为1 608 bp,编码535个氨基酸,5′非编码区长度为40 bp,3′非编码区长度为1 026 bp。生物信息学分析表明该基因编码的蛋白质分子质量为60.5 ku,等电点为8.57,具有保守的ZnF-C4结构域和HOLI结构域。氨基酸多重序列比对分析表明中华鳖NR5a2基因与西部锦龟(Chrysemys picta bellii)的相似性最高,其次是原鸡(Gallus gallus)。系统进化分析表明中华鳖NR5a2与西部锦龟的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果表明NR5a2在中华鳖不同组织中均有表达,且卵巢组织中的表达量显著高于精巢组织。31.5℃孵化条件下,不同发育时期的中华鳖胚胎组织中发现NR5a2基因在17期时表达量达到最高,随后显著下降。结果表明NR5a2可能参与中华鳖的性别分化。     

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。     

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。     

三角帆蚌活化蛋白激酶C受体1基因(HcRACK1)的克隆及表达分析

为了探究RACK1基因在三角帆蚌免疫系统中的调控机制,采用RACE技术克隆得到三角帆蚌RACK1基因(命名为HcRACK1)的c DNA全序列,并对该序列进行分析。结果显示,HcRACK1基因全长为1249 bp,其中开放阅读框957 bp,编码318个氨基酸。蛋白质结构域分析显示HcRACK1含有RACK1家族特有的7个WD40结构域。运用荧光定量PCR技术分析HcRACK1在正常组织中及受到嗜水气单胞菌侵染和重金属镉暴露后相关组织表达量的变化。结果显示,HcRACK1在各个组织中均有表达,其中闭壳肌中表达量最高;嗜水气单胞菌侵染后,HcRACK1在血淋巴中的表达量逐渐上升,24 h时达到峰值,随后下降;暴露在100μg/L浓度的重金属镉中,HcRACK1在肝胰腺中的表达量逐渐上升,在第3天达到峰值;血淋巴在第2天达到峰值,随后下降;鳃中HcRACK1的表达量无明显变化。上述结果表明,Hc RACK1与细菌及镉引起的机体的氧化应激反应有关,并能参与到机体的免疫反应中。     

长鳍吻免疫因子基因cDNA部分序列克隆及其组织表达差异

根据鲤科鱼类同源序列设计并合成了长鳍吻(Rhinogobio ventralis)应激因子HSP70、抗体IgM、抑炎性因子IL-10和促炎性因子IL-1b基因特异引物,以长鳍吻皮肤组织总RNA为模板,RT-PCR扩增获得长度分别为412、463、520和217 bp的上述4种免疫因子基因cDNA部分序列。同时通过RT-PCR比较患小瓜虫病长鳍吻和对照组长鳍吻皮肤和肠道组织中各免疫因子的表达差异,结果显示:在皮肤组织中,IgM和IL-10在感染组鱼体中表达量显著高于对照鱼(P<0.05),HSP 70和IL-1b的表达则没有差异;在肠道组织中,IgM、IL-10和IL-1b在感染组鱼体中表达量显著增高,HSP 70的表达量没有差异。本研究首次对长鳍吻的免疫因子进行了分析,指出免疫因子IgM和IL-10在鱼体中免疫应答反应中较为灵敏,为养殖过程中长鳍吻应激监测方面奠定了理论基础。     

鲈PPARγ基因的克隆、组织表达及其抗体制备

根据GenBank上其他物种的PPARγ基因序列设计兼并引物,从鲈肝脏cDNA中扩增得到鲈PPARγ基因cDNA序列1 588 bp,分析表明该基因的开放阅读框为1 569 bp,编码522个氨基酸,理论等电点6.06,分子量59.02 ku。将鲈PPARγ氨基酸序列比对后发现与欧洲鲈同源性最高,为93.1%;与金头鲷的同源性为92.3%,与人同源性也达到为61.8%。用RT-PCR分析该基因组织表达模式,结果表明,鲈PPARγ主要分布于肝脏、鳃和脂肪组织。将鲈PPARγ开放阅读框1 569 bp序列克隆至原核表达载体pET-28a(+)构成pET-28a-PPARγ1569重组体,并转化大肠杆菌BL21(DE3),以终浓度1 mmol/L的IPTG对其进行诱导表达4 h,SDS-PAGE电泳分析表明,pET-28a-PPARγ1569菌株在66 ku 处有1条特异的蛋白带,Western-blotting 检测表明该蛋白为鲈PPARγ融合蛋白。用镍离子亲和柱纯化的鲈PPARγ融合蛋白免疫小鼠得到其多克隆抗体。用间接ELISA法检测鲈PPARγ抗体的抗体效价约为1∶16 000。实验结果为进一步研究鲈PPARγ蛋白的生物学特性及功能奠定了基础。     

中华鳖dnd基因克隆及在生殖细胞中的表达

为了研究龟鳖类生殖细胞发育分化机制,实验通过RACE技术克隆获得了中华鳖dead end (dnd)基因全长c DNA,RT-PCR分析了其在不同组织的转录表达情况,并通过原位杂交技术检测了dnd mRNA在中华鳖雌雄性腺配子发生过程中的表达变化。结果显示,中华鳖dnd cDNA全长1 251 bp (GenBank登录号为OL757532),包括234 bp的3’端非翻译区和1 017 bp开放读码框,开放读码框编码338个氨基酸。氨基酸序列比对和系统进化树分析结果表明,中华鳖Dnd蛋白与其他物种同源蛋白一样,均具有6个保守的结构域,其中高度保守的RNA识别结构域是主要的功能结构域。中华鳖Dnd与绿海龟Dnd氨基酸序列一致性最高,亲缘关系最近。RT-PCR结果显示,Psdnd特异性地在中华鳖性腺组织中表达,且在卵巢中的表达明显高于精巢。原位杂交分析结果显示,Psdnd mRNA在生殖细胞中特异表达。在卵巢中,Psdnd mRNA主要在Ⅱ期初级卵母细胞的细胞质中表达,随着卵母细胞的增大,在Ⅳ期及以后的卵母细胞中检测不到其表达。在精巢中,Psdnd mRNA信号在初级精母细胞中表达最强,...     

中华绒螯蟹铁蛋白基因的克隆及表达分析

铁蛋白普遍存在于生物体内,具有铁离子解毒和储存等功能。在构建脂多糖刺激的中华绒螯蟹cDNA文库的基础上,获得了中华绒螯蟹铁蛋白基因EsFer的cDNA序列,其全长为1 118 bp,包含480 bp的开放阅读框,推测编码的蛋白质为159氨基酸,其5′ 和3′ 端的非编码区分别为178 bp和461 bp,预测的分子量为18.3 ku,理论等电点为5.81,在15~37 aa处有一个跨膜螺旋。在5′ 非编码区核甘酸序列的135~162的位置有个特殊的结构,即铁反应元件(iron response element,IRE)。通过荧光定量PCR的方法研究了铁蛋白基因在中华绒螯蟹的组织表达分布,以及经脂多糖刺激后在血淋巴、肠和肝胰腺组织中的表达变化,发现EsFer在中华绒螯蟹血淋巴、肌肉、肠、鳃、心脏、性腺、肝胰腺等组织器官中都有表达,在肝胰腺的表达量最高,血淋巴中表达量最低。经脂多糖诱导后EsFer在血淋巴、肠和肝胰腺呈上调表达。     

草鱼HSP70基因cDNA部分序列克隆及其组织表达差异

根据鲤热休克蛋白70(Heat shock protein,HSP70)序列(AY120894)设计并合成一对引物,以草鱼(Cteno-pharyngodon idella)肝胰脏组织总RNA为模板,RT-PCR扩增获得草鱼HSP70基因cDNA部分序列,并进行了组织表达差异性研究。结果显示:所获为序列为480 bp,获得GeneBank登陆号为FJ483832。序列测序结果显示,HSP70扩增序列与鲤、斑马鱼、鲋的同源性为:93%、91%、93%。另外,所获序列HSP70在草鱼脂肪、肌肉、肠、脑、粘液、性腺、鳔、肝胰脏、心脏、脾脏、鳃、鳍12个组织的表达存在差异,HSP70在草鱼这12个组织中均检测到表达,其中在鳍中表达最高,极显著高于其他组织(P<0.01);在鳔中表达次之,且与脑、心脏、性腺中表达差异不显著;在粘液中表达最低。     

中华绒螯蟹ELOVL6 cDNA全长克隆及其表达分析

为了探究中华绒螯蟹自身脂肪酸合成能力,采用RACE技术,克隆获得中华绒螯蟹ELOVL6 c DNA序列全长(Gen Bank accession:KT779219)。该序列全长2247 bp,包括235、873和1139 bp的5'非编码区(5'-UTR)、开放阅读框(ORF)和3'非编码区(3'-UTR),编码290个氨基酸(AA),具有ELOVL家族的全部特征:6个跨膜区、高度保守的组氨酸簇HXXHH、多个保守区以及内质网滞留信号KXKXX。分析发育树表明,ELOVL2与ELOVL5聚为一支,ELOVL6聚为另一支,其中中华绒螯蟹ELOVL6与其他节肢动物ELOVL6聚为一支,与凡纳滨对虾聚为一小支。采用异源表达方法研究ELOVL6编码的蛋白质对脂肪酸的作用,GC-MS结果显示,转基因的酵母培养物C16:0和C16:1n-7含量下降,而C18:0和C18:1n-9的含量升高,同时有新产物C18:1n-7产生。通过荧光定量PCR(q PCR)技术研究ELOVL6基因在中华绒螯蟹不同组织及不同脂肪源喂养下的表达情况,显示该基因在肠道、胃、心脏、肝胰腺、胸神经节、肌肉、眼柄、鳃和脑神经节9个组织均有表达,其中在肝胰腺中表达量最高,显著高于其他组织;在不同脂肪源饲喂的结果中,肝胰腺、肌肉、卵巢和精巢4个组织中均有表达,并且各组织在全鱼油组饲喂下表达量最低,其中用全豆油组饲喂后,肝胰腺中的表达情况显著升高,明显高于全鱼油组和鱼油豆油混合组。以上结果综合表明,中华绒螯蟹中ELOVL6能够催化C16的饱和及C16的单不饱和脂肪酸延长,同时受到饲料中不同脂肪源的一定影响,这为探究中华绒螯蟹PUFA合成途径及脂肪酸调控机制提供了依据。     

中华鳖StAR基因的克隆、表达及多克隆抗体制备

为探索StAR基因在中华鳖性腺发育过程中的作用,利用RACE技术克隆获得中华鳖StAR基因全长cDNA,qRT-PCR分析其在不同组织及胚胎不同发育时期的表达情况,并制备多克隆抗体,采用Western blot检测StAR在不同组织中的表达情况,通过免疫组化进行定位,同时检测来曲唑处理雄性中华鳖后StAR在精巢中的表达情况。结果显示,该基因全长2 377 bp,开放阅读框903 bp,编码300个氨基酸。氨基酸序列比对及系统进化分析表明,中华鳖StAR与龟类亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果表明,StAR基因在精巢中表达量最高,显著高于其他组织;StAR基因于中华鳖胚胎发育16期已有表达,早于性腺分化启动时期;来曲唑处理的中华鳖精巢中,StAR表达量先上调后回降。本研究利用原核表达系统构建中华鳖StAR基因原核重组表达载体,经蛋白纯化后免疫小鼠,获得中华鳖StAR多克隆抗体。Western blot检测结果显示StAR在不同组织中的表达量与荧光定量结果一致。免疫组化结果显示,StAR蛋白在卵巢间质细胞、精巢间质细胞,精原细胞及胞质中表达。综上所述,StAR基因可能是中华鳖性腺分化关键...     

大黄鱼冷诱导结合蛋白(CIRP)基因cDNA克隆及低温胁迫对其时空表达的影响

为研究冷诱导结合蛋白(CIRP)在大黄鱼低温适应过程中的作用,采用同源克隆技术获得了大黄鱼CIRP基因,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测了低温胁迫下大黄鱼各组织中CIRP基因的表达变化。结果显示,大黄鱼CIRP基因cDNA序列全长1211 bp,推测编码一个由182个氨基酸组成、分子量为19 ku的蛋白。序列比对显示硬骨鱼类CIRP基因序列较为保守,特别是N端的RNA识别基序(RRM)高度保守。系统进化树分析显示大黄鱼CIRP与银鳕相似性最高(81.5%),所有硬骨鱼类聚为一个大支。慢性低温胁迫中(12℃缓降至6℃),皮肤和肌肉中CIRP基因的表达量呈随温度降低而升高的趋势,6℃时表达量分别为12℃时的11.56倍和9.03倍;鳃、脑和心脏中CIRP基因表达量均呈先显著上升后显著下降的趋势,其峰值均出现在8℃时,表达量分别为12℃时的5.07、7.69和2.83倍;肠、肾脏、肝脏和脾脏中的表达量随温度降低而下降,6℃时的表达量最低,与12℃时相比降幅分别为80.0%、65.6%、91.2%、55.6%。急性低温胁迫(由12℃骤降至8℃并胁迫4 h)条件下,鳃、皮肤、脑、肝脏、心脏中CIRP基因表达量均呈先升高后降低的变化,反映了机体对低温胁迫的应激、适应过程;肌肉和肠中的表达量则始终显著低于胁迫前。慢性和急性低温胁迫中各组织CIRP表达量变化的差异提示,大黄鱼机体在低温胁迫响应和适应中有着多种调节机制。研究表明,CIRP基因参与了大黄鱼应对低温胁迫的过程。     

黄颡鱼促黄体激素受体基因克隆及在雌鱼繁殖周期中的表达

通过简并引物扩增及SmartTM Race技术,首次克隆了黄颡鱼促黄体激素受体(LHR)基因cDNA全长序列.该基因全长2 524 bp,编码701aa,含有属于糖蛋白激素受体(GpHR)家族的典型跨膜螺旋结构区域(TM helix).9个富含亮氨酸的重复性序列(LRRs);4个潜在的N-端糖基化位点:29NFTC,82 NVSR,203 NGSR,548NLTV;24个Ser,6个Thr和5个Tyr磷酸化位点.同时400S为潜在的PKC位点.通过RT-PCR分析组织表达,卵巢繁殖周期中卵巢和脑的表达水平并结合血浆中E2含量的变化,发现LHR在卵巢中大量表达,其次是脑、肾脏、心脏、肝脏和肠存在少量或微量的表达;在卵巢繁殖周期中,卵巢LHR表达从Ⅲ期-V期处于较高水平,V期达到最高峰,随后下降到最低值;而脑的表达高峰出现在Ⅳ期,与血浆中E2变化相一致.推测卵巢和脑中LHR基因参与卵黄的生成,调控卵母细胞的成熟和排卵.