鮸鱼甲基化酶METTL16基因特征及进化分析

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先天免疫是宿主应对病原体入侵的第一道防线,其中由模式识别受体(PRRs)介导的病原体识别对先天免疫反应的启动至关重要。PRR通过识别病原体相关分子模式(PAMP),并通过激活不同信号通路诱导机体后续的免疫反应。m~6A甲基化是真核生物中最常见的RNA修饰之一,可以影响RNA加工的多个方面,包括mRNA剪接、翻译、定位、衰变和稳定性。m~6A标记是动态的,已被证明会影响多种生物过程,例如胚胎干细胞分化、早期发育、昼夜节律、细胞信号传导,并涉及癌症的多个方面。作为第二个被发现的m~6A甲基转移酶,METTL16是保守的U6 sn RNA甲基转移酶,同时也是SAM合成酶MAT2A pre-mRNA甲基转移酶。最近,有越来越多的数据表明m~6A甲基化相关基因可以调节多种免疫途径,而关于METTL16则鲜有报道。本文以鮸鱼为研究对象,对鮸鱼METTL16基因进行一些生物信息学分析,同时对METTL16的功能,特别是在先天免疫通路中的作用进行探讨。以下是研究的主要内容:1.利用同源物种METTL16基因序列,通过BLAST本地鮸鱼转录组以及基因组数据库,获取鮸鱼METTL16基因序列信息。鮸鱼METTL16开放阅读框(ORF)长1685bp,共编码561个氨基酸。通过预测可知,鮸鱼METTL16的N端存在结构域MTD。同时分析其他物种氨基酸序列发现,各类物种中的METTL16基因均具有N端结构域MTD,且氨基酸序列相似度高达92.96%。通过比对结构域MTD的三维结构发现各物种高度相似,再次说明METTL16在结构上的保守性。此外,利用不同物种METTL16蛋白序列绘制进化树,其中四足动物聚为一支,鱼类聚为一支。根据不同物种基因组数据,对METTL16基因进行线性分析,METTL16基因两侧的基因种类及方向,各物种均相同。2.利用qRT-PCR对鮸鱼METTL16进行表达模式分析。METTL16在健康鮸鱼各组织中均有表达。通过检测poly(I:C)刺激前后鮸鱼免疫组织中METTL16表达量变化,结果显示在肝脾肾组织中METTL16的表达随时间变化呈上升趋势,确定METTL16的表达响应poly(I:C)刺激。为进一步证实METTL16参与抗病毒免疫反应,检测poly(I:C)刺激及SCRV感染前后鮸鱼肾脏细胞METTL16的表达量,结果显示METTL16表达显著上升。再次证明,METTL16参与抗病毒免疫反应。3.构建鮸鱼METTL16真核表达质粒,通过免疫荧光实验确定了METTL16位于细胞核,表明METTL16在细胞核内发挥作用。4.为进一步探究METTL16在抗病毒免疫反应中的作用,利用qRT-PCR检测METTL16过表达前后炎症细胞因子的表达量,结果表明METTL16能够抑制TNF-α、IFN-1、Mx1及ISG15的表达,poly(I:C)刺激后METTL16也能显著抑制上述炎症细胞因子的表达。综上所述,METTL16可以抑制由病毒引起的先天免疫反应,为今后研究METTL16基因的功能打下基础。
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