基于转录组测序探究Akirin基因在克氏原螯虾抗WSSV感染的作用机制研究

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克氏原螯虾(Procambarusclarkii)已发展成为我国重要的淡水甲壳类养殖品种之一。随着养殖规模的扩大、养殖密度的提高、养殖环境的恶化,以及病害频发等问题严重阻遏产业发展。白斑综合征病毒WSSV感染克氏原螯虾后的高致死率,对相关产业影响巨大。而目前对于WSSV研究多集中于病原学、流行病学和检测方法等方面,对WSSV的感染机制以及免疫机制的研究相对较少。克氏原螯虾主要以先天性免疫防御为基础,通过血细胞的参与来抵抗病原体。造血组织作为克氏原螯虾血细胞的发生器官,在克氏原螯虾免疫应答过程中扮演着重要角色。为了更好地了解造血组织对WSSV的免疫应答,本文建立了克氏原螯虾感染WSSV后不同时间段造血组织转录组数据,对关键差异表达基因(DEGs)和显著富集通路进行了筛选与分析。通过转录组数据库筛选出参与调节IMD信号通路基因表达以及依赖NF-κB的自然免疫反应的核转录因子Akirin。通过原核表达获得Akirin重组蛋白,并体外转录合成了 Akirin的dsRNA。来探究Akirin过表达和抑制表达在克氏原螯虾抵抗WSSV感染过程中所起到的作用和相关免疫机制。本文主要结果如下:一、根据已知的WSSV序列,设计特异性引物扩增了 WSSV囊膜蛋白VP28序列,对扩增序列进行密码子优化,并构建了 VP28重组质粒。根据质粒浓度的数量关系,建立了 WSSV拷贝数检测标准品,依赖标准品通过RT-qPCR绘制病毒拷贝数关于CT值的标准曲线。构建pET30-VP28重组载体,在大肠杆菌中重组表达VP28重组蛋白,利用Ni2+亲和层析柱纯化重组蛋白,并制备了 VP28的抗兔多克隆抗体。二、利用转录组测序技术构建了克氏原螯虾感染WSSV后,不同时间点造血组织的转录组数据库,并分析了一些造血细胞因子的表达。组装后,在对照组和WSSV感染组中平均获得47,712,411个clean reads。共发现35,945个unigenes,N50长度为1554 bp。在不同数据库的功能分类、富集和途径分析下,共鉴定出约257个差异表达基因(DEGs),其中139个上调,118个下调。GO功能分析显示,这些差异基因大多参与免疫反应激活、补体激活、补体结合、体液免疫反应负调控及分泌细胞因子等。KEGG分析显示,这些DEGs参与胞外基质-受体作用通路、转录因子HIF-1α及其信号通路、糖酵解/糖异生、甲状腺激素信号通路和胰高血糖素信号通路。三、从转录组中鉴定出一种核因子Akirin。克氏原螯虾的Akirin蛋白由204个氨基酸组成,存在保守的核定位信号肽基序(KRRR)。PcAkirin在胃、肠和肝胰腺中高度表达。嗜水气单胞菌感染后,Akirin在血细胞和肝胰腺中的转录水平显著升高。此外制备的Akirin重组蛋白,能够提高免疫相关基因的表达水平,rPcAkirin有助于抵抗WSSV感染。相反,dsRNA干扰Akirin基因后,克氏原螯虾对嗜水气单胞菌和WSSV感染的敏感性增加。这一结果在感染嗜水气单胞菌和WSSV的克氏原螯虾的累积死亡率中体现的更为明显。上述结果,都证明了 Akirin在克氏原螯虾的先天免疫应答中发挥重要作用,保护其免受WSSV和细菌感染。
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