鸡Rab22a在细胞内定位及其与MHC相关分子关系的研究

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主要组织相容性复合体(Major histocompatibility complex,MHC)对抗原的加工和提呈是启动免疫应答的重要过程。禽类的MHC分子结构最简单是研究MHC分子的“模型”,其主要包括MHCⅠ类和MHCⅡ类及其伴侣分子恒定链(Invariant chain,Ii)。Rab22a是定位于内吞体途径的重要小GTPases蛋白,对抗原递呈分子如(MHC I和CD1a)的转运与调控、抗原摄取和维持内吞体的形态等都具有重要功能。目前关于禽类Rab22a的结构、定位特性以及与MHC相关分子的关系均尚不清楚。为此,本实验以鸡Rab22a(Chicken Rab22a,c Rab22a)、MHCⅠα、MHCⅡβ以及Ii为研究对象,主要进行了以下三个方面的研究。一、明确了c Rab22a在细胞内的定位。首先,用PCR方法扩增鸡与小鼠Rab22a的基因序列并分别插入到pm Cherry-C1构建相应的真核重组质粒。其次,将构建的重组质粒分别转染至小鼠树突状细胞系DC2.4和小鼠巨噬细胞系RAW264.7。最后,分别用小鼠早期和晚期内吞体标记蛋白EEA1和LAMP1的抗体进行免疫荧光,以小鼠Rab22a为对照观察c Rab22a在细胞内定位。结果表明成功构建pm Cherry-C1-c Rab22a/m Rab22a的重组质粒,含c Rab22a与m Rab22a的重组质粒均可以在DC2.4和RAW264.7细胞内与EEA1和LAMP1共定位,这说明鸡和小鼠的Rab22a具有相似的定位特性,均可以在细胞的早期和晚期内吞体进行定位。二、分析c Rab22a的蛋白质结构并明确了影响其在细胞内定位的关键结构域与氨基酸。首先,应用生物学软件比对和分析c Rab22a和m Rab22a的蛋白质结构,同时输入SWISS-MODEL构建c Rab22a的蛋白质3D模型。其次,对c Rab22a关键结构域(如转角区)和氨基酸进行突变并定向插入到pm Cherry-C1载体上,构建含突变体的真核重组质粒,进而将这些质粒分别转染至293T细胞观察在细胞内的定位。最后,含有红色荧光的c Rab22a(RFP/c Rab22a)及其突变体重组质粒分别与带有绿色荧光的Ii(RFP/c Ii)共转染至293T细胞进行细胞内共定位。结果表明,鸡和小鼠Rab22a结构高度同源(95.4%)。成功构建9个突变体(4个结构域突变体和5个关键氨基酸突变体)。突变SwitchⅠ结构域、SwitchⅡ结构域、SwitchⅠ的Ser41和SwitchⅡ的Tyr74均不能定位于细胞内吞体而定位于全细胞。比对分析发现,物种间这两个氨基酸是高度保守的,这说明影响Rab22a在细胞内定位和与Ii共定位的关键氨基酸是其Switch结构中的第41和74位氨基酸。三、从基因和蛋白质水平明确了鸡Rab22a与MHC分子间相互作用关系。首先,将pm Cherry-C1-c Rab22a分别转染到HD11、DT40和DF-1细胞进行c Rab22a基因的过表达,应用RT-PCR检测c Rab22a、MhcⅠα、MhcⅡβ以及Ii的基因转录水平。其次,将si RNA转染至HD11中进行c Rab22a基因的沉默,应用RT-PCR检测相关基因的表达。最后,应用免疫共沉淀检测c Rab22a与MHCⅠα和Ii分子间的相互作用。结果表明,c Rab22a在三种细胞内的表达量分别提高了55、4.2和88倍,在HD11细胞中MhcⅠα和MhcⅡβ基因显著上调了50%-70%(P<0.01),但对Ii基因的转录水平没有影响(P>0.05);DT40细胞中不影响MhcⅡβ和Ii的转录水平(P>0.05),MhcⅠα基因却显著下调了50%(P<0.01);而在DF-1细胞中,MhcⅠα、MhcⅡβ以及Ii基因的转录水平均无显著变化(P>0.05)。与对照组相比,si RNA可以分别将HD11和DT40细胞中c Rab22a的表达量下调至35%和67%,同时将HD11细胞中MhcⅠα、MhcⅡβ以及Ii的转录水平分别显著下调至53.7%,64.3%,37.0%(P<0.01);将DT40细胞中MhcⅠα和MhcⅡβ基因显著上调了14.5倍和1.8倍(P<0.01),而Ii基因的转录水平均无显著变化(P>0.05)。免疫共沉淀结果显示,c Rab22a不能与MHCⅠα和Ii结合。提示c Rab22a对MHC分子的影响是间接而非直接关系。综上所述,鸡和鼠c Rab22a结构相似,都能定位于早期和晚期内吞体,这种定位功能是其Switch的第Ser41和Tyr74位氨基酸决定。c Rab22a基因过表达和沉默会影响Mhc相关基因在免疫细胞中的转录水平,而这种影响是间接而非直接。这些为进一步研究Rab22a与MHC关系提供了新数据。
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