赤眼鳟MyD88基因cDNA克隆与表达特性研究

实验使用RACE-PCR技术获得了赤眼鳟(Squaliobarbus curriculus)髓样分化因子88 (Myeloid differentiationfactor 88, MyD88)的cDNA全长, 命名为ScMyD88。ScMyD88的cDNA全长为1779 bp, 其中开放阅读框855 bp, 共编码284个氨基酸残基, 推导的蛋白质分子量为33.053 kD, 理论等电点为5.66。赤眼鳟MyD88具有典型的MyD88结构特征, 包括死亡结构域和TIR结构域(Toll-IL-1 receptor domain, TIR), 其氨基酸序列和鲤科鱼类具有高度保守性, 相似性达到了90%以上, 特别是和武昌鱼相比, 相似性达到了98%。在检测的9个赤眼鳟组织和器官中均有MyD88表达, 其中肝脏、头肾和体肾中表达水平最高, 在脑中表达量最低。在草鱼呼肠弧病毒(Grass carp reovirus, GCRV)感染初期(12h内), MyD88在赤眼鳟免疫组织中表达水平急剧上升, 特别是在脾脏和体肾中尤为明显, 随后恢复正常水平。研究表明, MyD88在赤眼鳟抵抗GCRV入侵的免疫应答反应初期发挥了重要作用。     

奥利亚罗非鱼髓样分化因子(MyD88)的克隆及其在组织中的表达

髓样分化因子（myeloid differentiation factor 88,MyD88）是TLR（toll-like receptor）信号通路的关键接头蛋白,在先天性免疫中具有重要作用。通过RACE-RCR技术克隆了奥利亚罗非鱼（Oreochromis aureus）MyD88基因cDNA全长序列（GenBank登录号：JN032017）。序列分析表明,奥利亚罗非鱼MyD88 基因全长为1 611 bp,其中包括155 bp的5’非编码区,589 bp的3’非编码区和867 bp的编码区,编码288个氨基酸残基。MyD88蛋白N端具有死亡结构域,C端具有TIR结构域。同源性分析表明,奥利亚罗非鱼MyD88氨基酸序列与鳜鱼（Siniperca chuats）相似性最高,为85.8%,与其他鱼类相似性为70%~82%,与哺乳动物相似性为63%~66%;系统进化树分析表明,奥利亚罗非鱼MyD88与同属鲈形目的鳜鱼、大黄鱼（Larimichthys crocea）聚在一起。采用实时定量PCR方法检测MyD88在奥利亚罗非鱼各组织中的表达情况。结果显示,MyD88在所有被测组织中都有表达,其中表达量最高的是卵巢,其次在小肠、脾、肝、肾、鳃和血液中有较高的表达量,肌肉、精巢组织中表达量最低。本研究可为进一步探讨MyD88在奥利亚罗非鱼TLR信号通路中的作用奠定一定的基础。     

以MyD88 TIR二聚化为靶点的抗炎抑制剂筛选模型的建立

MyD88是IL-1R/TLR受体超家族向细胞内转导胞外信号时募集到受体胞浆尾部的重要接头蛋白．由TIR结构域介导的MyD88分子同源二聚化是它招募到受体胞浆尾部的前提,然后二聚化的MyD88再募集下游信号分子,传递信号,引发促炎基因的表达．本研究旨在建立一种模型,以实现活细胞原位的、基于荧光信号变化的MyD88二聚化抑制物的高通量筛选．我们分别构建了MyD88 TIR与GFP和RFP的融合蛋白表达质粒,瞬时转染HeLa细胞,在488 nm激发光下,转染GFP-MyD88 TIR和RFP-MyD88 TIR细胞,检测到绿色荧光与红色荧光间的共振能量转移(FRET)．而当细胞转染GFP-MyD88 TIR和RFP或RFP-MyD88 TIR和GFP,因TIR二聚化不能实现,FRET效率受到严重影响．实验结果提示,依赖双阳性表达GFP-MyD88 TIR和RFP-MyD88 TIR的细胞株,检测不同化合物对于荧光FRET效率的影响,可以建立MyD88 TIR二聚化抑制药物的筛选模型．此外,我们构建了原核表达质粒,利用纯化的His-MyD88 TIR分别与GST或GST-MyD88 TIR蛋白进行体外结合实验,发现GST-MyD88 TIR(而非GST)可以与His-MyD88 TIR相互结合．结果的差异性提示,利用His-MyD88 TIR和GST-MyD88 TIR体外结合实验分析,可以进一步确定抑制物是否直接阻断了TIR的相互作用．结合真核细胞的荧光FRET阻断结果和原核表达的重组蛋白相互作用分析,可确定MyD88 TIR二聚化的抑制物．利用这一模型可以对商品化的小分子库、自行制备的天然产物组分进行广泛的筛选,从中获得有效抑制MyD88二聚化的化合物,参与对MyD88信号通路依赖的慢性炎症、自身免疫性疾病的药物治疗．     

鸡MyD88-TIR的同源模建

髓样分化因子(MyD88)是Toll受体(TLR)信号通路中的一个关键接头分子,在传递信息和介导炎症反应中具有重要的作用。对鸡MyD88(Myeloid differentiation primary response protein MyD88)的TIR(Toll-interleukin1-resistance)区域进行同源建模,并评估其可用性,为进一步研究MyD88与TLR(Toll receptor)相互作用的原理奠定基础。通过结构域分析、模板相似性搜索和序列比对、初始建模、精修和动力学优化,立体化学结构和能量合理性评估,获得未知三维结构的鸡MyD88-TIR三维模型。结果表明,鸡MyD88包含DEATH和TIR两个结构域,所模拟的MyD88-TIR三维模型二面角构象和氨基酸能量分布以及主侧链立体化学特性合理。     

斑马鱼myd88和traf6真核表达载体的构建

髓样分化因子88(myeloid differentiation primary response gene 88,MYD88)和 TNF 受体相关因子6(TNF receptor associated factor 6,TRAF6)均属于 Toll 样受体(Toll-like receptors,TLR)家族成员中的关键衔接分子.斑马鱼是研究先天免疫应答的独特模式生物,为了构建myD88和traf6的真核表达载体,用于免疫应答机制的研究,克隆了斑马鱼myd88和traf6基因的编码区CDS全长序列,分别是855 bp和1 629 bp.结构分析表明,斑马鱼MYD88存在2个保守结构域为死亡结构域和TIR结构域,TRAF6存在4个保守结构域分别为RING结构域、2个锌指结构域、环-环(coiled-coil)结构域以及TRAF同源结构域(meprinand TR-AF-homology,MATH),并与其他物种氨基酸序列一致性较高.系统进化树分析发现斑马鱼myd88和traf6基因与硬骨鱼类亲缘关系较近,说明斑马鱼myd88和traf6基因的同源性符合其在物种进化上的地位并且具有很高的结构同源性.将斑马鱼myd88和traf6基因的CDS全长序列连接至pCMV-Tag2B表达载体.通过对重组质粒进行双酶切检测发现,成功克隆了斑马鱼pCMV-myd88和pCMV-traf6真核表达载体.为了验证这2个真核表达载体的生物学功能,本研究在HEK293T细胞中进行NF-κB的报告基因活性检测.结果表明,过表达myd88和traf6基因后,斑马鱼NF-κB家族nfκbl启动子的转录活性显著升高,分别约为空载对照组的2.5倍和8倍.鉴于MYD88和TRAF6在天然免疫功能等方面的重要作用,实验结果为以后研究斑马鱼的先天免疫信号传导过程提供了有力的研究工具.     

松江鲈(Trachiderm usfasciatus)髓样分化因子MyD88基因克隆与组织表达分析

髓样分化因子(My D88)是TOLL样受体介导的信号通路中的一个关键接头分子,通过激活核转录因子(nuclear factor-kappa B,NF-κB)而参与机体的先天免疫。克隆了松江鲈的My D88基因(命名为Tf My D88),并对该基因进行了生物信息学和表达模式分析。结果显示,Tf My D88 c DNA序列全长1 555 bp,5'UTR长89 bp,3'UTR长599 bp;开放阅读框长度为867 bp,编码288个氨基酸。SMART软件预测Tf My D88分子的N端为一个保守的死亡结构域(death domain,DD),C端存在典型的TIR(Toll/interleukin-1 receptor)结构域。Tf My D88与其它脊椎动物My D88的氨基酸相似性达57.58%-82.64%,系统进化树分析表明Tf My D88与同属鲈形总目的花鲈和鳜鱼聚在一起,所有鱼类My D88聚为一支。Real-time PCR检测显示Tf My D88广泛表达于松江鲈各组织,但在鳃中的相对表达量最高;其次为脾脏和皮肤。LPS(lipopolysaccharide)刺激后,Tf My D88在松江鲈的血液、肝脏、皮肤、脾脏均出现明显上调。刺激2 h后,在血液Tf My D88表达量升高了近60倍,在皮肤中的表达量也升高了27倍。上述结果表明Tf My D88可能参与松江鲈先天免疫。     

七鳃鳗myd88基因的生物学特性及其下游分子的表达模式分析

髓样分化因子88 (Myeloid differentiation factor 88, MYD88)是Toll样受体(Toll-like receptor, TLR)信号通路的关键接头分子, 在先天性免疫和适应性免疫中都起到重要作用。为了揭示七鳃鳗Myd88的生物学功能, 研究首次从七鳃鳗(Lampetra japonica)中克隆了myd88基因, 其ORF为852 bp, 共编码283个氨基酸, 推测的分子量为32.432 kD, 等电点为6.25, 无信号肽。多重序列比对表明七鳃鳗Myd88的氨基酸序列与其他物种同源性较高, 具有高度保守的N端死亡结构域和C端的TIR结构域的Box1、Box2和Box3基序。实时荧光定量PCR分析表明: myd88基因在七鳃鳗各组织中均有低水平转录表达, 鳃中表达量最高, 其次是肌肉、髓和肾。脂多糖(LPS)体内刺激七鳃鳗后, 七鳃鳗myd88在白细胞中表达量升高最显著, 其次是在鳃中的表达量也明显升高, 表明七鳃鳗Myd88参与七鳃鳗的抗菌免疫过程。此外, LPS刺激七鳃鳗还能诱导TLR信号通路Myd88依赖途径的下游信号分子Irak1、Traf6、Ikkβ和Nfkb在各组织中的转录表达。研究结果表明七鳃鳗中可能存在TLR/Myd88信号通路, 为进一步探究该信号通路参与免疫应答的起源与进化奠定了基础。     

斜带石斑鱼TLR3基因的克隆及其在刺激隐核虫感染时的表达分析

TLR3(Toll like receptor 3)是Toll样受体家族的重要成员,通过识别病原相关分子模式,诱导宿主天然免疫应答。研究从斜带石斑鱼(Epinephelus coioides)中克隆得到TLR3 cDNA序列,全长为2937 bp,包括107bp的5′非编码区、100 bp的3′非编码区和编码909个氨基酸的2730 bp的开放阅读框。TLR3全长氨基酸序列包含1个信号肽、18个富含亮氨酸的重复序列(Leucine-rich Repeat LRR)、1个跨膜结构域和1个胞内TIR结构域(IL-R1 homologous region)。同源比对显示,斜带石斑鱼TLR3与其他已报道硬骨鱼类的TLR3具有较高的同源性(52%—67%)。组织表达分析显示,TLR3在健康斜带石斑鱼的组织中具有较广的表达分布,其中在前脑、体肾和脾脏中表达量较高。刺激隐核虫(Cryptocaryon irritans)感染斜带石斑鱼后:在皮肤中TLR3的表达量呈现先降低后升高的趋势,从感染后第7天开始上调,并在第10天达到高峰;而在脾脏中,TLR3的表达量在感染6h时就显著上调并达到峰值。结果表明斜带石斑鱼TLR3在抗刺激隐核虫的免疫应答过程中可能发挥重要作用。     

草鱼过氧化氢酶全长cDNA的克隆、序列同源分析与组织表达

过氧化氢酶(catalase,CAT)是生物体内抗氧化防御系统的关键酶之一,在清除过氧化氢而避免机体产生氧化应激的过程中起重要作用.本研究从草鱼(Ctenopharyngodon idellus)肝胰脏中克隆了CAT完整编码序列(complete coding sequence,CDS).该CAT序列(GenBank登陆号:FJ560431)全长2 263 bp,包括完全开放阅读框(ORF) 1 575 bp、5'非编码区(UTR) 118 bp和3' UTR 570 bp.其ORF编码525个氨基酸残基,理论分子量为59.59 kD,等电点为7.02.在草鱼CAT cDNA的终止密码子附近,其3' UTR具有长且完整的AC重复序列,与斑马鱼、鲢鱼及啮齿类动物CAT的3' UTR AC重复序列相似.序列比较表明,草鱼CAT的核苷酸及推测氨基酸序列与其它多种物种的一致性均较高,其一致性分别为93.4%~43.0%和98.1%~63.3%.同时,草鱼CAT cDNA的推测氨基酸序列具有与其它动物高度保守的特征性基序,包括亚铁血红素结合信号序列"RLFSYPDTH"、酶活性中心序列"FDRERIPERVVHAKGA"及3个催化位点残基His74、Asn147和Tyr357.此外,草鱼CAT还具有保守的亚铁血红素结合口袋与NADPH 结合位点.根据草鱼CAT基因的上述特征,推测其属于CAT基因家族中的单功能或典型CAT基因亚群.采用实时荧光定量PCR (Q-PCR)检测草鱼CAT的组织表达特征.结果显示,草鱼CAT mRNA在所检测的11种组织器官中均有表达,其中在肝中表达水平量较高,在红肌、白肌和脂肪中表达量较低.本研究结果将有助于进一步探讨鱼类CAT基因的结构与功能,并为研究其抗氧化分子机理奠定基础.     

鳜鱼CRP cDNA和斜带石斑鱼AAT cDNA的克隆与序列分析

采用RT-PCR及RACE法分别克隆得到鳜鱼(Siniperca chuatsi)C-反应蛋白(C-reactive protein,CRP)cDNA全序列和斜带石斑鱼(Epinephelus coioides)α1-抗胰蛋白酶(α1-antitrypsin,AAT)cDNA全序列.鳜鱼CRP基因cDNA全长为914 bp,其中5'非翻译区(5'-UTR)为49 bp,3'非翻译区(3'-UTR)为199 bp,开放阅读框(ORF)为666 bp,编码222个氨基酸.序列同源性分析发现,推测的鳜鱼CRP氨基酸序列与小鼠(Mus musculus)、人类(Homo sapiens)、大鼠(Rattus,norvegicus)、非洲蟾蜍(Xenopus tropicalis)和中国鲎(Tachypleus tridentatus)的CRP氨基酸同源性分别为33.2%、32.4%、31.5%、24.9%和22.4%.斜带石斑鱼肝脏ATT基因cDNA全序列长1 785 bp,其中,5'-UTR为13 bp,3'-UTR为530 bp,ORF为1 242 bp,编码414个氨基酸.序列同源性分析发现,推测的斜带石斑鱼AAT氨基酸序列与斑马鱼(Danio rerio)、非洲爪蟾(X.laevis)、楔齿蜥(Sphenodon punctatus)、大鼠、人类、狒狒(Papio papio)和小鼠的AAT氨基酸序列同源性分别为59.2%、40%、38.6%、38.5%、37.7%、37%和36%.鳜鱼CRP基因和斜带石斑鱼AAT基因cDNA全序列的获得为其疾病相关分子机理研究奠定了基础,对今后进一步进行种苗育苗的研发,并以此为依据提高其人工育苗仔鱼成活率有重要意义.