拟穴青蟹Dorsal和Cactus基因克隆及免疫功能

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拟穴青蟹(Scylla paramamosain)生活在温暖海区,主要分布于印度洋至西太平洋地区,在中国东南沿海地区广泛养殖,是一类具有重要经济价值的海水养殖品种。拟穴青蟹流行病爆发以来,我国乃至世界的拟穴青蟹产业一直受到各种病害的困扰,造成了巨大的经济损失。解决这一问题的关键是加强对拟穴青蟹免疫机制的研究,并在此基础上寻找拟穴青蟹疾病防治的有效方法。Rel/NF-κB是一类核转录因子,在无脊椎动物的先天性免疫中,起着极为重要的作用,本文中Dorsal基因是Rel/NF-κB家族成员之一,Cactus基因是Dorsal的核转录抑制因子。本文利用RACE等方法克隆得到拟穴青蟹Dorsal基因(Sp Dorsal)和Cactus基因(Sp Cactus)的c DNA全长。RACE获取到Sp Dorsal两个c DNA全长序列,分别为3 470 bp和3 014 bp,5′-UTR和3′-UTR长度不同,但具有相同的ORF为2 007bp;编码668个氨基酸,蛋白分子质量为72.19 k Da,理论等电点为6.92。SMART分析发现其含两个典型的结构域,N端的RHD结构域和IPT结构域。RACE获得Sp Cactus的c DNA全长为2 035 bp,包括228 bp的5′-UTR和496 bp的3′-UTR,ORF为1 311bp,编码436个氨基酸,蛋白分子质量为46.01 k Da,理论等电点为4.91。Sp Cactus蛋白有3个典型的特征结构,一是含降解结构单元DSGFLS,二是具有PEST功能域(富含脯氨酸、谷氨酸、丝氨酸、苏氨酸的结构域),三是含有5个ANKs,BLASTp同源比对结果表明它与其他物种的ANKs具有较高的相似性。通过对以上两个基因进行生物信息学分析,发现它们与其同源蛋白高度保守。在果蝇S2细胞中,通过荧光共聚焦显微镜观察到,Sp Dorsal在受到PBS和Vibrio Parahemolyticus刺激后主要定位于细胞质,少量定位于细胞核;Sp Dorsal在受到Staphylococcus aureus刺激后发生核位移现象。通过对拟穴青蟹心、肝胰腺、鳃等10种组织进行RT-PCR检测发现,Sp Dorsal和Sp Cactus在这10种组织中都有分布,其中Sp Dorsal在血淋巴、脑和肠中的表达量较高,而Sp Cactus在肌肉、心脏和眼柄中的表达量较高。免疫原刺激实验发现,Sp Dorsal和Sp Cactus在受到革兰氏阳性菌和病毒刺激时的转录水平显著上调,受到革兰氏阴性菌刺激时的转录水平较PBS组无显著变化。活体干扰Sp Dorsal后,用Sau和Vpa感染拟穴青蟹,发现Sp Dorsal的作用机制与果蝇相似,能够对革兰氏阳性菌的感染起到保护机体的先天性免疫作用;用MCRV感染拟穴青蟹发现,拟穴青蟹的死亡率升高,病毒拷贝数增加,对病毒的清除能力下降;用WSSV感染拟穴青蟹发现,拟穴青蟹死亡率与对照组无显著差异,WSSV病毒拷贝数显著低于对照组。说明Sp Cactus对MCRV的入侵起到保护机体的先天性免疫作用,而Sp Dorsal与WSSV感染之间的关系值得进一步研究。免疫共沉淀实验和双荧光素酶报告基因实验表明,Sp Dorsal能够增强拟穴青蟹抗菌肽启动子的活性,可以正向调控拟穴青蟹NF-κB通路;Sp Cactus通过与Sp Dorsal结合来抑制Sp Dorsal对抗菌肽启动子的激活,负向调控拟穴青蟹NF-κB通路。本文成功扩增Sp Dorsal和Sp Cactus基因全长,并进行生物信息学分析、理化性质预测,初步探讨其生物学功能,为进一步研究其在拟穴青蟹先天性免疫反应中的生物学功能提供依据。
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