两个CRP基因参与日本沼虾抗逆反应的功能探究

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富含半胱氨酸的蛋白(Cysteine-rich protein,CRP)是广泛存在于动物体内的高度保守的小蛋白,具有LIM结构域,是LIM蛋白质家族的基本成员。研究发现哺乳动物CRP具有锌离子转运活性,并参与生物体的生长发育和免疫调控等生理过程,与癌症等多种疾病密切相关,但其作用的分子机制尚不清楚。本实验室前期从日本沼虾(Macrobrachium nipponense)中鉴定了两条CRP基因家族成员(MnMLP/MnCRP3和MnCRIP),转录组分析显示二者在细菌刺激下均呈上调表达,提示MnMLP和MnCRIP可能与日本沼虾的抗菌免疫甚至抗逆反应相关。为了探究MnMLP与MnCRIP在日本沼虾免疫和抗逆过程的功能与分子机制,本研究首先利用生物信息学方法对二者的分子特征进行了分析,然后利用q RT-PCR方法检测了MnMLP与MnCRIP在病毒、细菌和重金属等刺激下的表达变化,在293T细胞中分析了MnMLP的亚细胞定位及胁迫条件下的转运情况,最后利用Pull-down技术对MnMLP的相互作用蛋白进行了筛选,结果如下:1.基因序列分析确定,MnCRIP与MnMLP是具有LIM结构域的小蛋白,分子量分别为8742 Da和10064 Da。MnCRIP与MnMLP氨基酸序列之间存在38.33%的相似性(identity),二者与人Hs CRIP和Hs MLP间的相似性分别为68.83%和53.33%。2.基因定量分析发现,MnCRIP和MnMLP在日本沼虾各组织中的表达情况存在较大差异,但都在肠道有较高水平的表达,后续研究选择日本沼虾的肠道作为研究重点;白斑综合征病毒(White spot syndrome virus,WSSV)、维氏气单胞菌(Aeromonas veronii)和重金属离子Cd2+的刺激都会引起二者的上调。3.原核表达获得重组蛋白rMnCRIP与rMnMLP,微量热等温滴定量热仪(ITC)测得二者与Zn2+的热力学参数,证实rMnCRIP和rMnMLP均具有锌离子结合活性。4.转化293T细胞后,免疫荧光法检测发现MnMLP主要存在于细胞质;脂多糖(LPS)、Cd2+或H2O2处理细胞后,都能观察到部分MnMLP向细胞核转移,提示在各种胁迫条件下,该蛋白可能进入细胞核发挥作用。5.通过Pull-down与液质联用检测日本沼虾肠道细胞中可能与MnMLP相互作用的蛋白,共鉴定到33条蛋白序列;选择其中一条命名为Mn RNase H1的序列,利用免疫共沉淀(Co-IP)技术进行验证,结果显示MnMLP和Mn RNase H1在细胞中能够相互作用。亚细胞定位表明Mn RNase H1主要定位于细胞核。彗星实验检测发现,转化MnMLP的细胞在受到H2O2等处理后,DNA损伤减弱。推测细胞受到胁迫后,MnMLP转入细胞核,并与Mn RNase H1相互作用,共同参与DNA损伤修复。总之,本研究发现日本沼虾MnCRIP和MnMLP参与宿主免疫、抗氧化等抗逆过程,且MnMLP很可能是通过促进DNA损伤修复来保护基因组DNA的完整性来发挥作用。该研究为探究CRP在动物生理和人类疾病过程中的分子机制提供了重要参考。
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