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本文运用抑制性差减杂交技术,构建了灭活大菱鲆弹状病毒(Scophthalmus maximusrhabdovirus,SMRV)诱导的牙鲆囊胚培养细胞和正常对照细胞间差异表达基因的差减cDNA文库。利用PCR和斑点杂交对文库进行筛选,进一步对点杂交得到的阳性克隆进行序列分析,最终获得包括:细胞分裂相关基因、信号传导相关基因、细胞结构相关基因、细胞防御相关基因、基因/蛋白表达相关基因、代谢相关基因、其它未分类基因等七个大类的ESTs共610个。其中190个ESTs可能代表未知功能基因,420个ESTs和已知基因有同源性,分别代表了197个基因的转录产物。进一步分析发现鉴定的197个基因中有22个与干扰素刺激基因同源。另外,还筛选到了与哺乳动物Hsp同源的ESTs,它们分别属于六个热休克蛋白亚家族,代表了12个热休克蛋白家族的成员。这些结果表明牙鲆囊胚细胞针对病毒感染产生了复杂的免疫/应激反应。
通过构建SMART-cDNA文库并结合RACE技术,从该细胞模型系统中克隆、鉴定了10个热休克蛋白家族基因的全长cDNA序列和一个热休克蛋白家族基因的部分cDNA序列,包括Hsp40,Hsp70,Hsp90家族的各三个成员,Cctz(Cct6)和钙网蛋白。另外还克隆、鉴定了一个鱼类蛋白质精氨酸甲基转移酶基因(PRMT1),该基因的哺乳类同源物具有抗病毒免疫和调控干扰素信号通路的功能。结构特征和进化分析表明所得到的鱼类热休克蛋白家族成员具有存在于哺乳类热休克蛋白中的保守结构域特征,并与哺乳类热休克蛋白具有很高的同源性,证实鱼类中已存在完整的热休克蛋白家族基因系统并可能在相同的细胞压力下发挥重要作用。
进一步利用Real-time PCR对11个热休克蛋白家族基因在热休克和灭活病毒诱导下的表达时序的研究表明:在灭活病毒诱导下,牙鲆热休克蛋白家族基因的表达特征与在热休克状态下的表达特征相似,均表现为上调表达;其中诱导型的热休克蛋白的上调表达水平(PoHsp70, PoHsp90α, PoHsp40A4)远高于组成型热休克蛋白(PoHsc71,PoHsp90β,PoHsp4086, PoHsp40B11),其余热休克蛋白家族基因则表现为中等程度的上调表达。同时,诱导型热休克蛋白(PoHsp70, PoHsp90α, PoHsp40A4)在病毒诱导下诱导表达的最大诱导强度要弱于在热休克状态下最大诱导强度,而且持续时间短。而PoCctz和PoCRT基因在病毒诱导下诱导表达的最大诱导强度要大大强于在热休克状态下的最大诱导强度,且启动时间滞后;而且其表达时序与PoMx基因极其吻合。这些结果表明在病毒诱导下牙鲆热休克蛋白不仅仅参与了典型的热休克应答,而且还很可能参与了抗病毒免疫应答过程。
对PoHsp70、PoHsp90和PoCRT基因进行原核表达并用金属离子-组氨酸亲和层析纯化了融合蛋白并制备了多克隆抗体。利用Western blot在蛋白水平也检测到了PoHsp70、PoHsp90和PoCRT蛋白在热休克状态和病毒诱导下的上调表达,同时组织表达特异性分析表明这几种热休克蛋白是遍在表达的。
最后,在牙鲆体内进行了活病毒攻毒实验,对Cctz,PRMT1和钙网蛋白基因的诱导表达特性在鱼体内进行了验证,在几种主要组织内诱导结果也表现为上调表达,与细胞水平的诱导结果一致,进一步加强了对其抗病毒免疫相关功能的推测。
本文的研究结果将对揭示病毒感染鱼类细胞过程中热休克蛋白成员间的相互作用以及热休克蛋白在抗病毒免疫中的作用提供理论指导意义。