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IL-1R是TIR超家族成员,在IL-1、LPS介导的NF-κB信号通路中发挥重要作用。本文利用生物信息学和分子克隆等技术从模式鱼类中鉴定出鱼类IL-1RI、DIGIRR、SIGIRR基因,并对它们的蛋白结构、遗传进化及免疫学功能进行了研究。
论文第一部分首次从Tetraodon nigroviridis鉴定出IL-1RI受体、对其基因结构、蛋白特征、组织分布、基因功能等进行了初步研究。构建原核表达质粒,纯化IL-1RI蛋白、制备了多克隆抗体。ELISA实验证明IL-1RI胞外区三个免疫球蛋白能够结合配体分子IL-1β,与IL-1RI、IL-1协同进化的计算结果相对应。而且抗体封闭IL-1RI后,IL-1介导的免疫反应被显著抑制。论文第二部分首次从模式鱼类Tetraodon nigroviridis、Gasterosteus aculeatus、Takifugu rubripe、Oryzias latipes中鉴定出DIGIRR基因,是IL-1R/TLR家族的一个新成员。与其它IL-1R受体不同的是,DIGIRR具有两个免疫球蛋白、一个Arg-Tyr突变的TIR结构域、以及高尔基体亚细胞定位的特征。LPS刺激后,DIGIRR的mRNA表达量显著升高。体外实验表明,DIGIRR能够显著抑制IL-1β、LPS介导的NF-κB信号。而且体内DIGIRR被siRNA抑制后,IL-1β诱导的炎症因子表达量显著上调,这些数据充分证明了DIGIRR在IL-1、LPS介导的炎症信号通路中是一个负调节因子。论文第三部分首次鉴定出鱼类SIGIRR分子,蛋白结构分析、基因功能实验等方面都证实了克隆得到的受体分子是哺乳动物SIGIRR的同系物,斑马鱼SIGIRR能够抑制IL-1、LPS、CpG介导的NF-κB信号通路。
在进化上,本文提出一个IL-1RI、DIGIRR、SIGIRR起源与进化的假说,DIGIRR是SIGIRR、IL-1RI之间过渡类型的分子。DIGIRR、SIGIRR起源于同一个祖先分子IL-1R,经过两次基因复制事件,祖先分子IL-1R演化成了DIGIRR,随着世系分离,一部分物种保留了DIGIRR,而其它物种的DIGIRR.进化成了SIGIRR。鱼类IL-1RI、DIGIRR、SIGIRR的鉴定证实了低等脊椎动物鱼类IL-1R/TLR调控机制的存在,有助于更好地理解IL-1R/TLR调控网络的进化历程,为鱼类免疫、病害防治工作提供了有利资料和科学依据。