论文部分内容阅读
黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)是我国重要的淡水经济鱼类,但大规模集约化养殖带来的病害问题严重制约着黄颡鱼养殖业的健康发展。鱼类免疫基因的挖掘及功能研究、免疫调控机制的解析对于其病害防治具有重要意义。天然免疫是机体抵抗病原感染的第一道防线。它通过模式识别受体(pattern recognition receptor,PRR)识别病原,从而启动一系列免疫级联反应。Micro RNA(miRNA)在转录后水平调控基因表达,广泛参与调控机体免疫反应。本研究克隆、鉴定了黄颡鱼RIG-Ⅰ样受体信号通路的四个关键基因RIG-Ⅰ、LGP2、STING和MAVS。检测了这些基因在正常及病原诱导组织中的表达特征,并研究了其亚细胞定位。分析了它们对干扰素(IFN)启动子和NF-κB的诱导,进一步检测了抗病毒活性。通过上述研究,探索了RIG-Ⅰ、LGP2、STING和MAVS在黄颡鱼天然免疫信号识别和转导中的作用。同时,通过高通量测序获得了鲇爱德华氏菌和poly I:C诱导的黄颡鱼miRNA转录组,并筛选鉴定了天然免疫基因相关的miRNA。主要结果如下:(一)黄颡鱼RIG-Ⅰ样受体信号通路关键基因的克隆和功能研究(1)RIG-Ⅰ样受体信号通路基因的克隆和序列分析克隆了黄颡鱼RIG-Ⅰ样受体信号通路的四个关键基因RIG-Ⅰ、LGP2、STING、MAVS。序列分析显示,RIG-Ⅰ和LGP2均具有保守的Dex D/H解旋酶结构域(DEXDc)、RNA解旋酶结构域(HELICc)和RD结构域。二者不同的是,RIG-Ⅰ的N端具有2个串联重复的CARD结构域,而LGP2没有。MAVS的N端为CARD结构域,C端包含TM跨膜结构域。STING的N端为CTD结构域,C端为TM跨膜结构域。(2)RIG-Ⅰ样受体信号通路基因的表达特征分析通过荧光定量PCR检测了这四个基因在健康黄颡鱼组织中的表达水平。结果显示,这些基因在所检测的八种组织(肝、脾、头肾、后肾、鳃、肠、皮肤、心)中广泛分布。RIG-Ⅰ和LGP2在头肾中表达水平最高,STING和MAVS分别在脾和鳃中表达水平最高。分别用poly I:C、鲇爱德华氏菌(Edwardsiella ictaluri)和鲤春病毒血症病毒(Spring viraemia of carp virus,SVCV)诱导黄颡鱼,在0-96h不同时间段取头肾和脾,利用荧光定量PCR检测这些基因的表达。结果显示,在三种诱导剂诱导后,这四种基因的表达出现不同程度的上调。在poly I:C诱导的头肾中,RIG-Ⅰ和LGP2分别在诱导后72h和12h表达量达到最高峰,而MAVS和STING在诱导后3h表达最高。在poly I:C诱导的脾中,MAVS,STING,RIG-Ⅰ和LGP2均在诱导后24h表达量最高。在鲇爱德华氏菌感染的头肾中,RIG-Ⅰ在6h表达量达到最高峰,LGP2、MAVS和STING在72h表达量最高。在菌感染的脾中,这些基因均在96h表达量最高。在SVCV诱导的头肾中,RIG-Ⅰ、LGP2、MAVS和STING分别在24h、3h、24h、72h表达量最高。在病毒感染的脾中,RIG-Ⅰ和STING在6h表达量最高,LGP2和MAVS在12h表达量最高。(3)RIG-Ⅰ样受体信号通路基因的亚细胞定位构建了融合GFP基因的RIG-Ⅰ、LGP2、MAVS和STING表达载体,转染EPC细胞。荧光显微镜观察结果显示,这四个基因均定位在细胞质中。(4)RIG-Ⅰ样受体信号通路基因对IFN启动子及NF-κB的诱导构建这四个基因的真核表达载体,与鱼类IFN启动子或NF-κB启动子共转染EPC细胞,并分别加入poly I:C和SVCV进行诱导,检测荧光素酶报告基因活性。结果显示,过表达RIG-Ⅰ使IFN1、IFN3和NF-κB的启动子活性分别上调2.19倍、11.4倍和50.0倍。MAVS使IFN1、IFN3和NF-κB的启动子活性分别上调2.7倍、5.9倍和25.7倍。STING使IFN1、IFN3和NF-κB的启动子活性分别上调3.1倍、56.8倍和14.6倍。在上述体系中共转染TBK1、IRF3和IRF7的显著失活突变体,能阻断RIG-Ⅰ和STING对IFN启动子的激活作用,表明二者通过TBK-IRF3/7信号途径激活IFN基因表达。此外,共转染RIG-Ⅰ和LGP2,结果显示LGP2以剂量依赖方式调控RIG-Ⅰ介导的信号通路。(5)RIG-Ⅰ样受体信号通路基因的抗病毒作用用SVCV感染过表达RIG-Ⅰ、LGP2、MAVS和STING的细胞,48h收集细胞检测病毒滴度。结果显示,转染RIG-Ⅰ、MAVS和STING的细胞上清中病毒滴度与对照组相比较,分别下降了3.75,4.25和3.75个对数级。(二)鲇爱德华氏菌和poly I:C诱导的黄颡鱼miRNA转录组分析分别用鲇爱德华氏菌和poly I:C诱导黄颡鱼,取脾进行miRNA转录组测序。采用生物信息学方法进行差异表达谱分析。从鲇爱德华氏菌诱导组筛选获得83个差异表达的miRNA和1932192个新的miRNA序列。从poly I:C诱导组筛选获得106个差异表达的miRNA和3290927个新的miRNA序列。通过对差异表达miRNA的靶基因预测,鉴定了16个与TLR和RLR信号通路、补体和细胞凋亡相关的miRNA。