高迁移率族蛋白B1在淇河鲫皮肤损伤所致炎症反应中的作用研究

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当前我国水产养殖业快速发展,养殖产量稳居世界第一。但是在鱼类的运输、捕捞、养殖等过程中机械工具极易对鱼类皮肤造成损伤,为病原体的入侵打开门户,造成病原感染,给渔业发展带来巨大的经济损失。皮肤创伤过程伴随着明显的炎症反应,众所周知,炎症反应在机体自身的组织修复中发挥着举足轻重的作用,但是,长期或过度的炎症反应则会造成进一步的组织损伤。因此,揭示鱼类皮肤损伤后的炎症反应机制,对于理解鱼类对组织损伤的免疫响应不仅具有重要的理论意义和应用价值,而且直接为鱼类损伤免疫的预防提供了可靠的理论参考。Toll样受体(Toll-like receptor,TLR)信号通路不仅是炎症反应的一条重要通路,也是非特异性免疫中一类最为常见且重要的模式识别受体,TLR能特异性地识别损伤相关分子模式(damage-associated molecular pattern,DAMP),通过接头蛋白的介导激活相关信号激酶,导致转录因子的活化,诱导炎症细胞因子的表达,进而引发炎症反应。高迁移率族蛋白B1(high mobility group box 1,HMGB1)是一种典型的DAMP,在受到组织损伤时,可由坏死细胞被动释放和(或)活化的免疫细胞主动分泌至细胞外,作为重要信号分子,具有参与炎症反应、激活组织修复和再生机制以及启动适应性免疫应答等多方面的调控功能。目前,关于HMGB1功能及其在炎症反应中作用机制的研究多集中在哺乳动物,鱼类HMGB1的研究尚不够深入,主要集中于分子克隆和表达模式分析层面,且局限于病原感染后所发挥的作用。本论文以淇河鲫为研究对象,对淇河鲫HMGB1基因进行克隆鉴定,从生物信息学方面分析其分子结构特征;解剖刀划伤鱼体进行皮肤损伤,检测损伤后血清中三种炎性因子:肿瘤坏死因子(TNF-α)、白细胞介素1β(IL-1β)和白细胞介素6(IL-6)在蛋白水平上的表达变化;使用实时荧光定量PCR方法检测淇河鲫HMGB1在9种组织器官中的表达水平、损伤后肌肉和皮肤中14种TLRs及肠、肝脏、肌肉、皮肤、脾脏、鳃、肾脏、头肾中TNF-α、IL-1β和IL-6三种炎性因子在m RNA水平的表达变化;通过构建原核表达载体获得HMGB1融合蛋白,制备多克隆抗体并进行纯化。Pulldown实验初步筛选能够和HMGB1互作的TLRs。主要结果如下:1.淇河鲫HMGB1基因c DNA全长954 bp,包含开放阅读框615 bp,编码204个氨基酸,5?端非编码区238 bp,3?端非编码区101 bp,预测其蛋白分子大小为23.59k Da,理论等电点为5.08,该蛋白没有信号肽,由氮末端的两个串联的HMG盒(分别称为A盒和B盒)及碳末端的一个酸性尾构成,系统进化分析表明淇河鲫HMGB1在鲤科鱼类进化过程中高度保守。预测HMGB1蛋白共有2个核定位序列,18个磷酸化位点,其中包括有4个酪氨酸(Tyr)磷酸化位点、3个苏氨酸(Thr)磷酸化位点和11个丝氨酸(Ser)磷酸化位点。2.HMGB1在健康淇河鲫不同组织器官中组成型表达,但在不同组织中的表达量有所不同。HMGB1在脑中的表达量最高,其次是脾脏、肾脏、鳃、肝脏、肠等免疫组织,再其次是肌肉、心脏的表达量相近且接近最低,在皮肤中的表达量最低。3.皮肤损伤后HMGB1在肌肉和皮肤两个组织中的表达量虽有所不同,但都出现显著上调(P<0.05);TLRs在肌肉、皮肤两个组织中的表达量整体呈现先上升后下降的趋势,几乎都在损伤后6 h显著上调(P<0.05),在其他时间点也有下调显著变化;肿瘤坏死因子和白细胞介素6除了在脾脏组织中显著下调,在剩下的七个组织中均显著上调(P<0.05),白细胞介素1β在肠、肝脏、肌肉、皮肤、脾脏、鳃、肾脏、头肾八个组织中均显著上调(P<0.05)。4.对皮肤损伤后的淇河鲫血清进行ELISA试验,检测肿瘤坏死因子(TNF-α)、白细胞介素6(IL-6)、白细胞介素1β(IL-1β)三种炎性因子的表达量,发现均有显著(P<0.05)变化。5.Pull-down实验捕获与HMGB1互作的TLRs蛋白,经过NCBI氨基酸序列比对,初步检测到能与HMGB1结合的TLRs分别是TLR1、TLR3、TLR4、TLR7、TLR8、TLR20。
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