鸡SPOP和MyD88基因的组织表达特征以及互作蛋白的筛选与功能分析

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斑点型锌指结构蛋白(Speckletype POZ protein,SPOP)是一种E3泛素连接酶衔接蛋白,可影响底物蛋白生物学功能的发挥,直接或间接参与人和哺乳动物的多种生物学过程,包括骨骼、胰腺和神经系统发育、基因转录和表达调控及DNA修复等。髓样分化因子88(Myeloid Differentiation Factor 88,MyD88)不仅在信号通路上起核心作用,还参与多种疾病的发生和发展过程,包括炎症和自身免疫性疾病、神经性疾病及代谢类疾病等。研究表明,SPOP能通过泛素化非降解途径修饰MyD88表达以抑制NF-κB信号通路,进而降低炎性细胞因子的产生。目前,对于SPOP与MyD88的研究主要集中在人和小鼠上,而对于家禽的研究较少,特别是在鸡SPOP和MyD88基因的组织表达特征、亚细胞定位及其相互作用的细胞蛋白尚不清楚。因此,本研究首先通过RT-PCR扩增鸡SPOP、MyD88基因CDS并进行生物信息学分析,利用荧光定量PCR方法检测分析SPOP、MyD88基因在鸡不同组织发育过程以及不同月龄鸡免疫器官中的表达特征,进一步通过免疫共沉淀(co-immunoprecipitation,Co-IP)结合蛋白质谱技术分别筛选和鉴定与鸡SPOP、MyD88蛋白相互作用的细胞蛋白,并进行互作细胞蛋白的功能分析;同时,将新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)强毒株感染鸡胚成纤维细胞(DF-1)细胞,研究其对鸡SPOP和MyD88基因以及细胞炎性因子表达的影响,为后续探讨鸡SPOP和MyD88蛋白相互作用调控鸡组织发育以及NDV复制的作用机制奠定基础。论文主要研究结果如下:1.成功从DF-1细胞的c DNA中扩增出鸡SPOP和MyD88基因的CDS区,其CDS序列长度分别为1125 bp和900 bp,编码374和299个氨基酸。鸡SPOP蛋白分子式为C1866H2926N496O559S28,相对分子量为42 k Da,理论等电点(p I)为5.58,为相对不稳定蛋白;鸡MyD88蛋白分子式为C1502H2394N410O438S18,相对分子量为34 k Da,p I为5.93,为相对不稳定蛋白。鸡SPOP和MyD88蛋白二级结构均以α-螺旋和无规则卷曲为主。与人和哺乳动物相比,鸡SPOP蛋白的3个功能结构域(MATH、BTB-POZ和BACK)较保守,而鸡MyD88蛋白的2个功能结构域(Death和TIR)存在多处氨基酸位点变异。荧光定量PCR检测结果显示,SPOP和MyD88基因在鸡胚不同发育阶段不同组织中均有表达,但均以肺脏中的相对表达量最高,且二者间的表达差异极显著(P<0.01);SPOP和MyD88基因在不同月龄的免疫器官中均有表达,两者在脾脏的表达量均呈现先下降后上升的变化趋势,而在胸腺中的表达量差异显著(P<0.05)。2.将鸡SPOP基因重组真核表达载体p CMV-HA-SPOP转染DF-1细胞,利用Co-IP联合蛋白质谱鉴定技术筛选和鉴定与鸡SPOP蛋白相互作用的细胞蛋白,并进行互作蛋白的功能分析和验证。结果表明:鸡SPOP重组蛋白HA-SPOP在细胞内得到正确表达,并且主要定位在细胞核和细胞质;共筛选到158个与鸡SPOP蛋白相互作用的细胞蛋白,它们主要分布在细胞核、细胞骨架和细胞质,参与了酶活性、核酸结合、蛋白质进程等生物学过程,以及代谢、核糖体组成和生物调节等信号通路。蛋白互作网络图分析发现,与鸡SPOP蛋白互作的细胞蛋白之间存在复杂的相互作用网络,其中PSME3、PSMD11和H2AFZ三个蛋白与鸡SPOP蛋白存在明显的相互作用。利用荧光共定位和Co-IP试验证实,鸡SPOP与PSMD11蛋白存在相互作用,并且可以改变PMSD11蛋白在细胞内的定位。3.将鸡MyD88基因重组真核表达载体p CMV-Myc-MyD88转染DF-1细胞,利用Co-IP联合蛋白质谱鉴定技术筛选和鉴定与鸡MyD88蛋白相互作用的细胞蛋白,并进行互作蛋白的功能分析。结果表明:鸡MyD88重组蛋白Myc-MyD88在细胞内得到正确表达,并且主要定位在细胞核和细胞质;共筛选出29个与鸡MyD88相互作用的细胞蛋白,它们主要分布在细胞质和细胞骨架,在肌动蛋白结合、RNA结合和转录调控中起关键作用,参与了代谢途径、生物合成、核糖体组成和转录调节等信号通路。蛋白互作网络图分析发现,鸡MyD88蛋白与SPOP和RPS27A蛋白相互作用的相关系数最大。4.通过Co-IP试验发现,鸡SPOP和MyD88蛋白在细胞中存在相互作用。NDV强毒株感染DF-1细胞试验结果表明:SPOP基因表达水平呈现先下降后上升的趋势,而MyD88基因的表达水平表现为逐渐上升的趋势,特别是在NDV感染后的24 h上升最为明显。荧光定量PCR检测结果显示:SPOP基因的m RNA表达水平在NDV感染早期先下降3.6倍,而在NDV感染后期则上升12.7倍;MyD88基因的m RNA表达水平在NDV感染早期先上升10倍,而在NDV感染后期则仅上升2.6倍。在细胞感染NDV的不同时间点,TNF-α、IFN-γ和IL-1β的表达量逐渐上升;IL-12、NF-κB、INF-β和IL-6的表达量呈先上升后下降。以上结果为后续深入研究鸡SPOP和MyD88蛋白相互作用调控NDV复制的作用机制奠定工作基础。
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