硬骨鱼类作为免疫进化的节点低等脊椎动物,同时出现了先天性免疫和获得性免疫系统。目前仍缺少有关鱼类关键免疫分子晶体结构及代谢通路的实质性研究。CD8分子是T细胞递呈抗原的共受体分子,在机体适应性免疫反应中发挥着重要的作用;白细胞介素-2是T淋巴细胞在经抗原或有丝分裂原刺激之后产生的一种细胞因子,具有促进淋巴细胞的活化和增殖、增强NK细胞的杀伤作用等功能,在机体的先天性免疫中发挥着重要作用。本文以硬骨鱼草鱼为研究对象,首次解析了草鱼的CD8αα同源二聚体结构,分析草鱼CD8αα结构发现,草鱼CD8αα结构与已知温血动物CD8αα有很大的差别,主要体现在一下三个方面,第一:草鱼CD8αα分子拓扑结构比较独特,且其β片层比较短,第二,其疏水核心氨基酸的组成和位置有所差异,第三,关键氨基酸F32在草鱼中被S替代,导致草鱼CD8分子缺失了能容纳MHCI分子α3 loop区的“洞”,尽管缺少典型的“洞”构象,亲和力实验表明,草鱼CD8分子仍能特异性和MHC1分子结合,所以本文认为,在免疫进化过程中,草鱼CD8分子发生了很大的变化,这种变化可能导致在低等脊椎动物中,CD8分子和MHC 1分子可能采用一种不同于温血动物CD8分子和MHCI分子的作用方式。为了研究草鱼CD8分子相关信号通路,本研究用纯化的CD8α蛋白作为免疫原,成功制备..并纯化了抗草鱼CD8α分子的单克隆抗体,随后把分离的草鱼头肾淋巴细胞,27℃,Con A刺激培养18 h,采用制备的抗CD8α单克隆抗体,用流式细胞术对Con A刺激前后的CD8+T淋巴细胞进行了分离,分别提取总RNA,成功构建了草鱼头肾CD8+T淋巴细胞转录组数据库。数据分析表明,Con A刺激后,共筛选到1926个差异表达基因,包括770个上调基因和1156个下调基因。KEGG 富集分析表明,Con A 主要激活了 Toll-like receptor signaling pathway（TLR信号通路）,JAK-STAT信号通路和蛋白酶体（Proteasome）信号通路。从草鱼头肾CD8+T淋巴细胞转录组中调取草鱼IL-2基因,并对其进行了克隆及鉴定;其与哺乳动物IL-2的同源性很低（<23%）;解析了草鱼IL-2结构,结果表明草鱼IL-2基因编码区全长426 bp,编码141个氨基酸,有4个外显子和3个内含子;IL-2的基因同线性在进化期间保存良好;生物学活性实验结果表明草鱼IL-2具有生物学活性,能有效刺激淋巴细胞的增殖,并能上调STAT5和IFN-ly等的表达;结构分析显示虽然Ctid-IL-2整体构象与其他物种IL-2相似,呈现典型的四螺旋束结构,但是Ctid-IL-2结构呈现出了明显的种属特异性:Ctid-IL-2在与受体结合的区域结构柔性比较大,A’螺旋被β折叠S1所取代以及直的B螺旋导致其在受体结合部位发生了显著的变化,而这种变化打乱了其与受体结合部位氨基酸的分布,进化分析发现与受体作用的疏水核心氨基酸在低等脊椎动物的IL-2分子中也发都生了突变,揭示了在低等脊椎动物中IL-2与其α受体结合方式的多样性。用纯化的Ctid-IL-2蛋白刺激草鱼头肾淋巴细胞,构建了 Ctid-IL2刺激前后草鱼头肾淋巴细胞转录组数据库,数据分析表明,IL-2刺激后共筛选到474个差异表达基因,包括119个上调基因和355个下调基因,KEGG富集结果显示了影响最显著的免疫相关信号通路,研究发现在草鱼中,IL-2能通过JAK-STAT信号介导信号转导,刺激淋巴细胞分化与增殖,并且能通过AP-1和NF-κB通路促进自身的转录与表达。综上所述,本文解析了草鱼CD8α和IL-2两个关键免疫分子的晶体结构,展示了硬骨鱼关键免疫分子在进化早期结构特征结构上的保守性和差异性;应用Illumina/Hiseq转录组测序平台对草鱼头肾CD8+T淋巴细胞亚群和总淋巴细胞亚群增殖与激活相关的代谢通路进行了研究,结果为阐明硬骨鱼淋巴细胞增殖活化过程中的免疫相关信号通路奠定了基础。