黄姑鱼(Nibea albiflora)清道夫受体A家族和F家族基因的克隆及免疫相关功能探究

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黄姑鱼(Nibea albiflora)为我国主要捕捞的经济鱼类,因其肉质鲜美和营养丰富使得人工养殖得到了大规模发展。但黄姑鱼在网箱养殖过程中经常遭受大黄鱼等邻近养殖鱼类病原体的威胁,给养殖过程中带来潜在影响。清道夫受体(Scavenger receptors,SRs)是一类位于细胞表面的糖蛋白,可以识别并摄取低密度脂蛋白(LDL),参与防御、细胞粘附和凋亡细胞的吞噬等生物活动,在机体的天然免疫中发挥着重要作用。为了研究黄姑鱼清道夫受体家族基因在病原菌(溶藻弧菌、副溶血弧菌和Poly I:C)引起的免疫中的功能和相关机制,故本文选择了表达明显上调的成员(A家和F家族)进行重点分析和后续研究,基于黄姑鱼转录组数据克隆获得了黄姑鱼清道夫受体家族的代表成员(NaSCARA3/NaSCARA4/NaSCARA5/NaSCARF2)的c DNA全长,并对其进行相关生物信息学分析,进一步分析上述基因的时空表达调控模式、重组蛋白的免疫功能、亚细胞定位等,取得的主要实验结果如下。1.基于黄姑鱼转录组数据,通过PCR克隆获得了A家族(NaSCARA3/NaSCARA4/NaSCARA5)和F家族(NaSCARF2)的c DNA全长。NaSCARA3 c DNA全长为2562 bp,开放阅读框(ORF)为1821 bp,编码606个氨基酸;NaSCARA4 c DNA全长为4050 bp,开放阅读框(ORF)为2382 bp,编码了793个氨基酸;NaSCARA5 c DNA全长为6968 bp,开放阅读框(ORF)为1494 bp,编码了497个氨基酸;Na-SCARF2 c DNA全长为6540 bp,开放阅读框(ORF)为2847 bp,编码948个氨基酸。Clustal W分析显示NaSCARA3与其他物种的SCARA3的同源性为73-89%,NaSCARA4为78-94%,NaSCARA5为87-97%,NaSCARF2为92-93%。NaSCARA4中发现有CLECT(CRD)结构域,在NaCARA4和NaCARA5羧基末端均发现6个半胱氨酸富集区。在NaSCARA3和NaSCARA5中还发现了与TRAF2结合的结构域和涉及内在折叠的酪氨酸保守区。NaSCARF2中包含有5个EGF和3个EGF-like结构域。2.组织差异性结果显示,黄姑鱼清道夫受体A家族和F家族的基因在所检测的7种(脾脏、肝脏、肾脏、鳃、胃、肠和心脏)组织中均有分布,其中A家族基因在脾脏或者肝脏中的表达量最高,NaSCARA3和NaSCARA5在脾脏中表达量最高,分别为对照组(心脏)的67.16和24.42倍;而NaSCARA4在肝脏中表达量最高,为对照组(心脏)的47.29倍。F家族NaSCARF1和NaSCARF2均在肝脏中表达量最高,分别为对照组(心脏)的19.86和45.13倍。所有检测基因对致病弧菌(溶藻弧菌、副溶血弧菌)感染或Poly I:C刺激表现为时间依赖型上调表达,但出现最高表达量的时间略有差异,大都集中在8-36 h之间。结合上述实验结果发现,A家族和F家族对病原菌(溶藻弧菌、副溶血弧菌和Poly I:C)感染有较强的应激反应,但具体的调控机制还需要进一步研究。3.以pET-32a为载体,大肠杆菌BL21(DE3)为宿主菌,成功构建了原核表达载体p ET32a-NaSCARA3、p ET32a-NaSCARA4_CRD、p ET32a-NaSCARA5和p ET32a-NaSCARF2_EGF,分别优化了IPTG诱导浓度和诱导时间,建立了纯化工艺。经SDS-PAGE电泳检测发现,表达的目的蛋白均为包涵体蛋白。利用Ni-NAT Superflow树脂试剂盒纯化,得到了高纯度单一的重组蛋白,复性后进行体外细菌结合实验,经过Western blotting检测发现重组蛋白可结合实验中所有的受试细菌(溶藻弧菌、副溶血弧菌和哈维氏弧菌)。以上实验结果为更深入地进行清道夫受体分子的功能研究保障了材料供应,也为鱼类基因工程产品的发酵生产、创新药物或添加剂的开发等提供了重要的关键技术支撑。4.构建了NaSCARA5-EGFP融合蛋白质的真核表达载体,转入鲤鱼上皮细胞(EPC),激光共聚焦显微镜检测发现NaSCARA5主要在细胞膜中表达,说明NaSCARA5是典型的跨膜蛋白。推测该分子可能与细胞内外或细胞器内外信号识别和传导有关。上述结果充分说明,黄姑鱼清道夫受体家族基因成员作为重要膜蛋白参与了机体的天然免疫反应,研究结果将有助于理解清道夫受体在石首鱼类天然免疫受体家族中的作用,可为鱼病的防治和疫苗的研究提供借鉴。
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