包括白细胞介素(Interleukin)和干扰素(Interferon)在内的细胞因子(cytokines)具有调节固有免疫和适应性免疫等多种功能。众多细胞因子在生物体内通过多种分泌方式如旁分泌、自分泌等发挥作用,形成了极为复杂的细胞因子调节网络,参与生物体各种重要的生理功能。鱼类作为最低等的脊椎动物,既具有固有免疫同时也具有适应性免疫,是免疫进化研究中极为重要的研究对象。本文以模式动物斑马鱼为研究对象,通过生物信息学分析获得了一个鱼类中特异存在的新型细胞因子,该细胞因子在基因结构上与斑马鱼白细胞介素或干扰素存在相似性,且与斑马鱼白细胞介素22、白细胞介素26、伽马干扰素I及其受体相邻位于斑马鱼4号染色体上,所以我们暂将其命名为FIL(Fish-specific Interleukin/Interferon like molecule)。为进一步探究该新型细胞因子的功能,我们首先通过RACE技术获得FIL基因全长1243bp,其中包括CDS区639bp,随后通过荧光定量PCR检测FIL在健康斑马鱼各组织中的表达情况,结果显示FIL在健康斑马鱼的后肠、鳃、皮肤等粘膜组织中表达量较高。接着我们分别用POLY I:C、迟缓型爱德华氏菌(Edwardsiella tarda,Et)、鲤春病毒血症病毒(SVCV)三种刺激物腹腔注射感染斑马鱼,经荧光定量PCR检测,结果显示,FIL在斑马鱼经病毒及其类似物感染后,在脾脏中迅速表达,在肠中表达量较低。在细菌感染后,FIL主要在粘膜组织中发挥免疫作用。为进一步探究FIL的生物学功能,我们构建得到FIL的原核重组质粒和真核重组质粒,且成功表达纯化获得原核、真核重组蛋白。同时我们制备了斑马鱼FIL的多克隆抗体,经Western blot检测表明该多克隆抗体可特异性识别FIL重组蛋白。随后我们将纯化后的原核表达蛋白按照不同梯度刺激斑马鱼ZF4细胞系,以了解在细胞水平上FIL蛋白的生物活性及生物学功能。将刺激后细胞进行转录组测录,结果显示FIL在斑马鱼抗病毒免疫及炎症反应中发挥作用。我们选取相应靶标基因进行荧光定量PCR验证,进一步印证了转录组所得结果。紧接着,我们希望通过解析FIL分子晶体结构的方式进一步鉴定其分类学地位。我们对纯化所得的高纯度原核蛋白进行结晶,获得了质量较高的蛋白晶体,并对该晶体进行光学衍射,收集到了该晶体的结构数据,但通过与蛋白结构数据库中的其他蛋白序列进行对比,我们发现尽管斑马鱼FIL基因在氨基酸序列上与白细胞介素及干扰素相似度较高,但在蛋白结构预测上与二者同源性较低。因此我们需要获得FIL蛋白的硒代衍生物并获得其晶体,进一步进行衍射,硒代蛋白结晶的条件摸索工作在本文中得以体现,结晶衍射数据待获得。通过本实验一系列工作,我们对斑马鱼新型细胞因子FIL的生物化学功能、基因结构及蛋白构象有了进一步的鉴定,为该细胞因子的后续研究奠定基础。S100家族蛋白是一组小的酸性多肽,在调节生理过程的许多方面具有多种功能。它们结构保守,具有两个EF-指针,对于钙介导的功能十分重要。已知S100家族蛋白参与宿主防御,例如调节钙止血和细胞迁移。尽管已经在硬骨鱼中描述了S100家族基因,但它们在免疫防御中的作用研究很少。我们在斑马鱼中测定了13个S100的cDNA序列,并确认了它们所在的基因组。重新分析S100基因座的基因同源性揭示了Chr16和Chr19中存在两个主要S100基因座,其中包含13个串联连接的S100基因的染色体被认为与人Chr1中的S100基因座共享共同起源。可以推测两个S100斑马鱼基因座在硬骨鱼特异性全基因组复制事件期间从单个基因座进化而来。似乎人类S100G和S100P的同源物已经在斑马鱼中丢失了。S100基因在中枢(头肾和脾脏)和粘膜(鳃和后肠)免疫器官中检查组成型表达,在粘膜组织中相对高表达。腹膜内注射poly(I:C)导致肠道中大多数S100基因的上调,特别是诱导S100V2和S100Z的表达显着升高,注射后48小时的脾脏表达也显著升高。在用鲤春病毒血症病毒(SVCV)刺激斑马鱼的实验中,在感染后第1天和第7天之间脾脏中大多数S100基因的表达增加,观察到S100A10a,S100A10b,S100A10ICN1,S100A10U,S100V1和S100Z的一致诱导。腹腔注射E.tarda可下调肠道中S100基因的表达,但在注射后72小时脾脏中的S100基因上调。我们发现,鱼类S100基因与哺乳动物对应物有共同的起源。斑马鱼S100基因受细菌和病毒病原体的差异调节,参与鱼类的免疫防御。