鲢鱼恒定链cDNA的克隆及其分子结构与功能的分析

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恒定链(Invariant chain,Ii)是一种非多态性Ⅱ型跨膜糖蛋白,存在于多种细胞表面,尤其是与免疫相关的细胞表面。Ii链作为MHCⅡ类分子的伴侣蛋白,它主要有以下功能:一、辅助MHCⅡ类分子在内质网中进行正确折叠并迁移出内质网。Ii可以协助MHCII分子的组装和正确运输到内质网中。缺失Ii的小鼠会发生MHCII分子的滞留和不能正确组装。Bremes B等发现,Ii链的LI和ML氨基酸对与MHCII-Ii进入内质网途径中起到了引导作用;二、提供MHCⅡ类分子进入内体/溶酶体的靶信号;三、阻止MHCⅡ类分子与内质网的内源性抗原结合。因此,Ii链在MHCⅡ类分子呈递外源性抗原给CD4+T淋巴细胞的过程中起着关键性作用,对于机体的免疫应答具有重要调节意义。研究表明有Ii基因参与的DNA疫苗可增强机体的免疫反应。另外,Ii链也是一些重要细胞因子的受体(如MIF)。哺乳动物和禽类的Ii研究相对较多,而对鱼类Ii研究相对较为滞后。鱼类是比较原始的动物,为研究鱼类Ii链的结构与功能,本研究首次克隆了鲢鱼Ii的核苷酸序列,并进行了其分子片段的功能和结构的分析。首先,本实验应用RT-PCR和RACE(rapid amplification of cDNAends)法,从鲢鱼的脾脏细胞中首次克隆了鲢鱼Ii基因,并进行测序鉴定。分析和比对测序结果,表明该基因cDNA全长为1136bp,其中开放阅读框为699bp,编码232个氨基酸。其次,进一步将鲢鱼Ii与其他物种(小鼠、人、鸭和鲑鱼等)的Ii氨基酸序列进行比对,发现鲢鱼与其他物种的Ii链有相同的结构域,它们分别是跨膜区、胞浆区、内质网区(包括CLIP区和三聚体区)和甲状腺蛋白(thyroglobulin, Tg)4个结构域。这与已经发现的哺乳动物和禽类的异构体是相似的。第三,为了进一步分析鲢鱼Ii的基因不同功能区域的关系,在试验中将鲢鱼完整Ii基因序列、剔除跨膜区和剔除跨膜区和胞浆区的Ii序列分别插入真核表达质粒pEGFP-C1,进而转染真核细胞系COS7,发现鲢鱼Ii跨膜区和胞浆区在细胞内具有定位作用。最后,根据推测的氨基酸序列,建立发育进化树,分析不同物种(人、猩猩、人猿、小鼠、野猪、牛、兔子、鸡、鹅、鸽子、鹌鹑、虹鳟鱼、斑马鱼、鲤鱼、鲑鱼)间Ii的同源性。发现鱼类间的Ii链虽然差异比较大,但是比其他物种亲缘性还较高。比对发现鲢鱼与斑马鱼之间的Ii同源性最高(78%),而与人等哺乳动物Ii的同源性较低(30%~40%)。应用生物信息网站进一步模拟构建和比较不同物种Ii链的3D结构,发现链鱼和小鼠、人和鸡的Ii链在结构域和功能非常相似,甚至在一些具有重要作用的氨基酸是相同的。上述结果表明,作为重要的免疫分子,不同脊椎动物动的Ii链,不仅在遗传上具有高度同源性,而且在结构与功能方面仍保持着高度的相似性。研究鱼类Ii链对于对于研究与MHC关系奠定了基础。
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