暗纹东方鲀SOCS基因的分子特征及其在不同环境胁迫下的免疫应答分析

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暗纹东方鲀(Takifugu fasciatus)是典型的溯河洄游鱼类,其盐度耐受范围广,而在洄游过程中时常遭受水生环境变化,如溶解氧、渗透压及水体污染物等。虽然许多鱼类已在长期进化中形成了一系列适应环境变化的策略,但是剧烈的环境变化仍严重威胁其正常的生长、发育和生存。近年来,暗纹东方鲀不仅在我国水产市场占有一定的份额,而且也可作为研究鱼类生理的分子模型。许多学者围绕该鱼遗传结构、营养代谢、渗透调节、免疫应答和抗逆生理等方面进行了大量研究,但是有关环境因素对其先天性免疫能力的影响研究较少。SOCS是鱼类先天性免疫中一类重要的负调控基因,参与调控细胞因子信号启动、持续和扩增的紊乱,对于机体维持正常的内稳态和细胞功能具有重要作用。因此,本文以暗纹东方鲀为研究对象,研究了暗纹东方鲀SOCS基因在不同环境下的免疫应答规律,不仅为进一步揭示暗纹东方鲀SOCS基因在不同盐度下的调控作用提供了重要依据,还为进一步阐明其免疫应答与低氧胁迫的关系提供了有价值的参考资料。具体研究结果如下:1. 暗纹东方鲀SOCS基因的分子特征及组织表达分析通过RACE技术,克隆获得暗纹东方鲀SOCS1、SOCS2和SOCS3基因的c DNA全长分别为1420 bp、1354 bp和1547 bp。开放阅读框(ORF)分别为660bp、606 bp和735 bp,分别编码219、201和244个氨基酸。5’UTR分别为69bp、55 bp和52 bp,3’UTR分别为691 bp、694 bp和761 bp。分子质量分别为24.47 k Da、22.40 k Da和27.46 k Da。等电点分别为9.51、8.92和7.67。氨基酸序列分析结果显示,暗纹东方鲀SOCS1、SOCS2和SOCS3基因均具有保守的SOCS box和SH2结构域。氨基酸序列比对结果显示,暗纹东方鲀SOCS1、SOCS2和SOCS3与同属的红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)同源性最高。系统进化树结果显示,暗纹东方鲀SOCS1、SOCS2和SOCS3均与同属的红鳍东方鲀共聚一支,表明暗纹东方鲀SOCS1、SOCS2和SOCS3基因在进化过程中高度保守。同时,荧光定量PCR结果显示,暗纹东方鲀SOCS1、SOCS2和SOCS3基因分别在鳃、脑和心脏三个组织表达较高,而均在肌肉表达较低。2. 盐度和LPS刺激下暗纹东方鲀SOCS基因的表达分析通过荧光定量PCR及蛋白质免疫印迹技术,检测暗纹东方鲀SOCS1、SOCS2和SOCS3基因在不同盐度条件(0、15和30 ppt)注射LPS(Lipopolysaccharide,25μg m L-1)24 h后的表达模式。结果表明,在0 ppt条件注射LPS 24 h后,暗纹东方鲀鳃和肝组织SOCS1基因的m RNA及蛋白表达量显著下调,而肾组织SOCS1表达量上调;在PBS和LPS处理组中,暗纹东方鲀鳃和肾组织SOCS1基因的m RNA及蛋白表达量随盐度升高呈下降趋势,而肝组织SOCS1的表达量则出现显著上调。此外,在PBS处理组,鳃组织SOCS2的m RNA及蛋白表达量随盐度升高呈下调趋势;在LPS处理组,肝组织SOCS2的m RNA及蛋白表达量随盐度升高出现显著上调。0 ppt条件注射LPS 24 h后,肾组织SOCS3基因的m RNA及蛋白表达量显著下调,这与暗纹东方鲀SOCS1和SOCS2基因的表达模式不同。可见,不同的SOCS基因在应对LPS刺激时具有不同的调控作用。此外,盐度变化影响暗纹东方鲀鳃、肾和肝组织SOCS基因的应答水平,且提高盐度可上调肝组织SOCS基因对LPS的响应。3. 低氧和常氧恢复下暗纹东方鲀SOCS基因的表达分析通过荧光定量PCR及蛋白质免疫印迹技术,检测暗纹东方鲀SOCS1、SOCS2和SOCS3基因在低氧胁迫(1.63±0.2 mg/L)和常氧(7.0±0.3 mg/L)恢复下的时序表达模式。结果显示,在低氧胁迫下,脑和肝组织SOCS1和SOCS3基因的m RNA及蛋白表达量显著下调。在低氧胁迫前期,肝组织SOCS1基因的m RNA及蛋白表达量不发生显著变化,而SOCS3在低氧胁迫2 h时便出现显著下调,表明暗纹东方鲀SOCS3基因在应对低氧胁迫时比SOCS1基因更为敏感。与SOCS1和SOCS3不同,脑组织SOCS2基因的m RNA及蛋白表达量在低氧胁迫8 h时上调至最高,同时肝组织SOCS2基因的m RNA及蛋白表达量分别在低氧胁迫2 h和8h时上调至最高。由此表明,不同的SOCS基因在应对低氧胁迫时存在不同的时序表达模式。此外,在常氧恢复下,暗纹东方鲀SOCS基因多数在4 h时发生显著上调或下调,随后在12 h时恢复至正常水平。但是,常氧恢复12 h后脑组织SOCS1基因的m RNA表达量仍显著上调,预示着常氧恢复12 h后脑组织SOCS1基因仍发挥重要的调控功能。
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