鲫鱼IFN系统基因TLR3和IRF1的克隆鉴定及功能分析

来源 :中国科学院水生生物研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hyp88_down
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IFN系统在鱼类非特异性免疫中发挥重要作用,一直受到人们广泛关注。本实验室已成功建立研究鱼类IFN系统相关基因的细胞模型系统,并分离和鉴定了一系列病毒诱导基因。本研究在此基础上分别对IFN系统两个重要基因:Toll-likereceptor3(TLR3)和Interferon regulator factor1(IRF1)进行了克隆鉴定、诱导表达和初步功能分析,以从病毒识别和信号转导调节两个方面进一步了解鱼类抗病毒免疫的信号通路和分子机制。   TLR3是识别dsRNA的重要免疫识别受体。根据灭活GCHV诱导CAB细胞构建SMART cDNA文库中筛选的EST序列,获得了全长cDNA3312bp,编码904aa的CaTLR3基因。CaTLR3具有同源TLR3蛋白的基本结构,N端含有11个LRR结构域,另有一个LRR/TYP区和胞外区域末端的LRRCT区,中间有跨膜区,C端为TIR结构域。另外,CaTLR3的N端开始有一段信号序列。系统进化分析显示,CaTLR3与斑马鱼的TLR3同源性最高。利用CAB ICS(IFN-containing supernatant)、两种病毒(灭活GCHV和活FBV)及polyI:C处理CAB细胞,CaTLR3基因的表达均有所增强;但不同处理情况下,表达模式不同。CaTLR3基因广泛表达于健康鲫鱼的各种组织,而在病毒感染的鲫鱼头肾组织中有明显的表达上调。功能分析表明,CaTLR3基因可以激活NF-κB,从而启动与NF-κB相连的荧光素酶报告基因的表达;这意味着鱼类存在类似于哺乳动物诱导IFN表达的信号通路,即:通过TLR3对dsRNA的识别启动NF-κB信号通路,诱导IFN的表达。   IRF1是IFN调节因子家族中与type I IFN的表达调控相关的转录因子之一。CaIRF1基因全长cDNA1450bp,编码289aa的蛋白,N端113aa组成保守的DBD结构域。基因组结构包括8个外显子和7个内含子,全长1.57kb。与同源IRF1类似,CaIRF1基因具有广泛的组成型表达,在病毒和polyI:C等诱导下,体外和体内均呈现表达上调。亚细胞定位显示,CaIRFl是一个典型的核定位蛋白,存在两个核定位信号(NLS)。其中一个在结构和功能上与哺乳类IRF1的NLS-致,位于CaIRF1氨基酸序列117-146aa;而另一个新的NLS在DBD结构域内的73-115aa,由两段富含碱性氨基酸的序列组成(95KDKSINK101和75KTWKANFR82)。功能分析表明,过量表达CaIRFI的细胞具有一定的抗病毒作用和细胞凋亡相关功能。同时,在筛选的稳定表达CaIRF1的细胞中检测到IFN基因的组成型表达有所增强,诱导后IFN系统相关基因STAT1和IFI58的表达也显著增强。这些结果表明鱼类IRF1与哺乳类IRF1具有同样的功能,可以通过调节IFN基因和ISG基因的表达,调控细胞抗病毒状态的形成。然而,CaIRF1具有不同于哺乳类的核定位信号,这显示鱼类IFN系统基因的调控机制可能比哺乳类更复杂。   本论文首次对鱼类TLR3识别病毒dsRNA的分子机理及IRF1在IFN信号传导过程中的地位与作用进行了分析;结果提示我们在鱼类细胞中可能也存在类似于哺乳类IFN系统的病原识别和信号传导等信号通路,但是在鱼类中的调控机制可能更复杂。
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