捻转血矛线虫感染性三期幼虫gst和ubq基因的筛选及抗干燥功能分析

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捻转血矛线虫寄生于绵羊和山羊的皱胃内以吸血为生,是引起宿主致病和造成经济损失最严重的肠道寄生线虫种类之一,分布范围很广。现阶段对捻转血矛线虫的防治主要以药物为主,但虫体抗药性的问题日益严重。分子疫苗也是近年来研究的热点,但由于对捻转血矛线虫的免疫机理了解不深,至今还没有成功的疫苗上市。目前防治捻转血矛线虫的措施主要集中在寄生阶段,对自由生活的幼虫防控方法较少。捻转血矛线虫感染性三期幼虫对干燥胁迫都有很强的适应性,此时常形成休眠状态,相关行为、形态和生化机制改变以抵抗极端环境。目前捻转血矛线虫L3期幼虫在干燥胁迫下的生存机制尚不清楚。本实验通过筛选捻转血矛线虫感染性三期幼虫在干燥环境下的相关基因,探索其能抵抗外界干燥环境,成功感染宿主的分子机制,为捻转血矛线虫自由生活阶段的防控措施提供思路。  本研究分别提取正常培养和50%相对湿度条件下干燥培养的捻转血矛线虫感染性三期幼虫mRNA,反转录成cDNA。采用银染mRNA差异基因显示技术在干燥和正常培养的银染聚丙烯酰胺凝胶中回收差异显示条带,PCR再扩增回收测序,进行生物信息学分析。结果显示,筛选获得58个差异表达的EST序列,生物信息学分析表明其中49个(84.48%)序列与现有的捻转血矛线虫基因组数据库有高度同源性,18个(31.03%)与已知线虫的cDNA或基因组序列有较高同源性,11个(18.96%)与其它线虫已知蛋白质氨基酸序列同源性较高。差异表达序列BF-U01A包含泛素(UBQ)家族结构域,与秀丽隐杆线虫泛素家族氨基酸同源性高达95%。差异表达序列GH-U02A与已知捻转血矛线虫谷胱甘肽-S-转移酶(GST)氨基酸同源性为94%。其他差异表达序列分别与各种线虫的半胱氨酸蛋白酶,转座酶和与G蛋白偶联受体,β转导蛋白重复和GIY-YIG族核酸内切酶等相关的假定蛋白有关。  为验证银染mRNA差异显示技术筛选出的差异表达序列,本实验采用相对荧光定量PCR分析干燥条件下基因表达的调节趋势。结果表明,Hc-ubq和Hc-gst基因在干燥虫体中的表达量较正常虫体分别上调了2.1倍和2.2倍,基因表达上调极显著(P<0.01)。为进一步验证Hc-ubq和Hc-gst基因对捻转血矛线虫三期幼虫抗干燥功能的影响,在捻转血矛线虫中对两基因进行RNA干扰,再将捻转血矛线虫三期幼虫干燥后再水化复苏,结果显示ubq基因RNAi组平均存活数量为154条,平均生存率为77%,与对照组相比生存率显著降低(P<0.05),gst基因RNAi组平均存活数量为167条,平均生存率为83.5%,较对照组显著降低(P<0.05)。表明Hc-ubq和Hc-gst基因在捻转血矛线虫的干燥调节中有重要作用。  同时,为验证ubq和gst基因对抗干燥的调控在低湿休眠线虫种类的抗干燥调节中否重要,对模式生物秀丽隐杆线虫Ce-gst-7和Ce-ubq-2基因进行RNA干扰。结果显示,滞育虫体经干燥再水化的过程后,对照组在干燥后再水化复苏的生存率为86%; gst基因RNAi组生存率为56.5%,较对照组显著降低(P<0.05);ubq基因RNAi组干燥后复苏的生存率为67%,较对照组显著降低(P<0.05)。证明gst和ubq基因在线虫处于干燥状态时,对虫体生存的调控有一定功能。  综上所述,为研究捻转血矛线虫感染性三期幼虫抗干燥的相关分子机制,本实验通过银染mRNA差异显示法筛选出58个差异表达序列,对其中与已知捻转血矛线虫谷胱甘肽-S-转移酶和秀丽隐杆线虫泛素家族同源性较高的Hc-gst和Hc-ubq序列通过相对荧光定量PCR后结果表明两基因在干燥虫体中的表达均上调。在捻转血矛线虫中对Hc-gst和Hc-ubq基因和在秀丽隐杆线虫中对Ce-gst-7和Ce-ubq-2基因进行RNA干扰,干扰后虫体在干燥后再水化的生存率较未干扰的对照组均下降,表明筛选出的ubq和gst基因对线虫在干燥条件下生存的调节中有重要作用。目前对捻转血矛线虫感染性三期幼虫抗干燥的研究较匮乏,特别是对干燥后虫体生化机制的改变了解很少。本实验筛选分析了干燥相关表达基因及其功能,为更深入的研究奠定了基础。
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