七鳃鳗：生物进化和疾病研究的重要模式动物

七鳃鳗是现存的无颌类脊椎动物代表之一,距今已有5亿多年的历史,素有"活化石"之称。古老的七鳃鳗凭借独特的功能特征和进化地位吸引了众多学者的注意:在免疫系统方面,七鳃鳗具有不同于有颌类脊椎动物的适应性免疫系统和免疫分子;基于进化地位,七鳃鳗作为一种重要的发育进化模式动物可以解析脊椎动物进化保守性和衍生的特点,七鳃鳗大脑皮层为哺乳动物大脑皮层的进化提供蓝图;在疾病研究中,七鳃鳗作为脊髓损伤功能再生和胆道闭锁病理模型取得了阶段性成果。本文结合国内外相关报道,详细介绍了七鳃鳗的免疫分子、发育进化以及生理结构的研究进展,以期为深入开展七鳃鳗在动物遗传发育和生物医学领域的研究产生积极地推动作用。     

东北七鳃鳗肠道应答气单胞菌免疫刺激相关蛋白的鉴定北大核心CSCD

动物肠道中寄生的微生物与宿主的营养、免疫及防御功能密切相关。本研究在东北七鳃鳗肠道中分离获得一株优势细菌,并鉴定为气单胞菌属(Aeromonads sp.)。建立了荧光定量PCR快速检测气单胞菌拷贝数的方法,经poly(I∶C)刺激后,气单胞菌数量下降1.15倍。因此,该肠道气单胞菌被认为是七鳃鳗肠道适应性免疫系统进化的关键菌群之一。为了进一步分析气单胞菌对东北七鳃鳗肠道适应性免疫影响的分子机制,将分离菌株腹腔注射七鳃鳗,利用双向电泳技术鉴定了七鳃鳗肠道应答气单胞菌免疫刺激的相关蛋白。共鉴定19个差异表达蛋白质,其中12个蛋白质表达上调,5个蛋白质表达下调,1个蛋白质刺激后消失,1个新增蛋白质,并对蛋白质功能进行分类。七鳃鳗肠道应答气单胞菌免疫刺激的差异表达蛋白分别参与了七鳃鳗适应性免疫调控、信号转导及能量代谢等。该研究可拓宽对七鳃鳗免疫研究的途径,为深入探讨适应性免疫系统发育提供理论基础和新的研究思路。     

东北七鳃鳗肠道应答气单胞菌免疫刺激相关蛋白的鉴定

动物肠道中寄生的微生物与宿主的营养、免疫及防御功能密切相关。本研究在东北七鳃鳗肠道中分离获得一株优势细菌,并鉴定为气单胞菌属（Aeromonads sp.）。建立了荧光定量PCR快速检测气单胞菌拷贝数的方法,经poly(I∶C)刺激后,气单胞菌数量下降115倍。因此,该肠道气单胞菌被认为是七鳃鳗肠道适应性免疫系统进化的关键菌群之一。为了进一步分析气单胞菌对东北七鳃鳗肠道适应性免疫影响的分子机制,将分离菌株腹腔注射七鳃鳗,利用双向电泳技术鉴定了七鳃鳗肠道应答气单胞菌免疫刺激的相关蛋白。共鉴定19个差异表达蛋白质,其中12个蛋白质表达上调,5个蛋白质表达下调,1个蛋白质刺激后消失,1个新增蛋白质,并对蛋白质功能进行分类。七鳃鳗肠道应答气单胞菌免疫刺激的差异表达蛋白分别参与了七鳃鳗适应性免疫调控、信号转导及能量代谢等。该研究可拓宽对七鳃鳗免疫研究的途径,为深入探讨适应性免疫系统发育提供理论基础和新的研究思路。     

封面说明

正免疫系统是生命从简单到复杂进化到一定程度后形成的防御体系,用以保障个体的生存和物种的演化。无颌类脊椎动物七鳃鳗(Lampetrajaponica)虽然不具备高等脊椎动物基于MHC、TCR/BCR和Ig组成的适应性免疫系统,但通过多样性丰富的抗原识别受体分子——可变淋巴细胞受体VLRA、VLRB和VLRC形成其独特的适应性免疫系统。本期李歆等"七鳃鳗Lja-SHP2分子鉴定、重组表达及免疫学研究"一文研究了信号分子Lja-SHP2在七鳃鳗免疫应答中的作用,以期为进一步探索Lja-SHP2在VLRA~+细胞亚群免疫应答过程中所扮演的角色提供依据。封面插图展示了在受到不同病原物刺激后三类淋巴细胞亚群可能分别被激活、增殖。其中,VLRA~+和VLRC~+细胞类似于高等脊椎动物的αβ和γδT细胞,可能产生一些细胞因子作用于VLRB~+细胞,而VLRB~+细胞类似于高等脊椎动物的B细胞,可进一步分化成浆细胞样大淋巴细胞,能够表达并分泌VLRB四聚体或五聚体抗体以消灭特定病原物。     

日本七鳃鳗(Lampetra japonica)VLRB的克隆表达及单克隆抗体制备

七鳃鳗(Lampetra japonica)和盲鳗(Hyperotreti)作为现存的无颌类脊椎动物的代表,其适应性免疫系统中的受体分子与哺乳动物的抗原受体分子不同,这种独特的受体分子称为可变淋巴细胞受体VLRs(Variable lym-phocyte receptors)。目前VLRs分为3类,分别是VLRA、VLRB、VLRC,而VLRB由七鳃鳗类B淋巴细胞产生,是其体液免疫中主要成分,与IgM结构和功能类似。文章对日本七鳃鳗VLRB基因保守的C末端进行克隆、原核表达和重组蛋白纯化后,免疫Balb/c小鼠,通过细胞融合及间接酶联免疫吸附实验(Enzyme-linked immu-nosorbent assay,ELISA)筛选技术得到针对VLRB保守区的单克隆抗体细胞株。将杂交瘤细胞接种小鼠腹腔得到大量的单抗腹水,经Protein G亲和纯化后的单抗进行ELISA与Western blotting检测。经ELISA检测抗体效价为1:40000。Western blotting结果显示该单克隆抗体能够特异的检测重组VLRB蛋白及七鳃鳗血清中分泌型VLRB。流式细胞实验证明该单抗能特异识别七鳃鳗类淋巴细胞表面表达的膜型VLRB。VLRB单克隆抗体的成功制备和建株,为研究日本七鳃鳗基于VLR的适应性免疫系统提供了重要的工具。     

日本七鳃鳗L-STAT3的克隆及体内外表达分析

作为信号转导和转录激活子(STAT)蛋白家族的成员之一,信号转导和转录激活因子3(STAT3)在细胞分化、免疫等众多过程都发挥着重要的作用。该研究在克隆获得日本七鳃鳗STAT3全长的基础上,对其氨基酸序列与其他物种来源的STAT3氨基酸序列进行了同源性比对,将日本七鳃鳗STAT3命名为L-STAT3。对L-STAT3基因分别进行了原核和真核表达,其中原核表达呈包涵体形式存在。根据毕赤酵母密码子偏好性将L-STAT3核苷酸序列进行了密码子优化,实现了L-STAT3在毕赤酵母中的分泌型表达。进一步在转录和蛋白质水平检测了L-STAT3基因在七鳃鳗不同组织中的表达情况。该研究构建了适用于日本七鳃鳗功能基因表达的毕赤酵母表达系统,为后续验证基因功能奠定了基础。对于七鳃鳗L-STAT3基因表达模式的分析可为研究七鳃鳗适应性免疫系统发育和调控的过程提供理论基础。     

七鳃鳗鳃黏膜免疫系统类淋巴细胞免疫应答遗传基础

近年来,在无颌类脊椎动物七鳃鳗体内发现了以可变淋巴细胞受体(Variable lymphocyte receptors, VLR)为基础的抗原识别机制。为揭示七鳃鳗鳃黏膜免疫系统中类淋巴细胞适应性免疫应答的遗传基础,探索无颌类与有颌类脊椎动物在适应性免疫应答机制上的进化关系,本文构建了日本七鳃鳗(Lampetra japonica)鳃囊组织免疫前后cDNA文库并进行了高通量转录组测序及分析。通过对组装得到的88 525个独立基因(Unigene)进行功能注释,分别有21 704和9769个unigene在GO(Gene Ontology)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)数据库得到注释。999个unigene参与免疫系统的多个通路,其中184个与高等脊椎动物TCR(T cell receptor)和BCR(B cell receptor)信号通路的51个分子具有较高的同源关系,说明七鳃鳗体内存在高等脊椎动物适应性免疫应答信号通路的相关分子。本文还发现5个VLRA、7个VLRB和4个VLRC分子,说明七鳃鳗鳃黏膜免疫组织内至少分布3种类淋巴细胞亚群。实时荧光定量PCR结果显示,Lck、Fyn和Zap70基因在免疫激发后表达量显著上调,而Syk、Btk和Blnk基因表达没有显著变化,说明七鳃鳗鳃组织受到抗原刺激后,类似T淋巴细胞的信号转导途径被激活。本研究初步证明,尽管无颌类和有颌类脊椎动物的适应性免疫系统在抗原识别机制上存在不同,但具有共同的遗传基础。研究结果为探讨七鳃鳗VLRA⁺、VLRB⁺和VLRC⁺淋巴细胞免疫应答信号传导过程提供了有价值的线索。     

七鳃鳗g型溶菌酶的分子特征和抗菌活性

溶菌酶是先天免疫系统中对抗细菌病原体感染的一种关键蛋白．本研究从七鳃鳗中克隆g型溶菌酶基因. 其酶基因cDNA为701 bp（GenBank 序列号KP204854）,开放阅读框为555 bp,编码由184个氨基酸组成的多肽,理论分子质量为20.24 kD,等电点为5.48,含有1个半胱氨酸残基,无信号肽．实时荧光定量PCR分析表明,七鳃鳗g型溶菌酶基因在各组织中广泛表达,其中在肠中表达量最高．脂多糖（LPS）体内刺激七鳃鳗后发现,溶菌酶在口腔腺和头肾表达量显著升高．以溶壁微球菌和哈维弧菌为底物检测重组g型溶菌酶的活性时,均表现出抗菌活性,最适pH为7.5,最适温度为35℃．扫描电镜分析表明,重组酶能够使溶壁微球菌破裂．以上结果均表明,g型溶菌酶在七鳃鳗的先天免疫系统防御病菌感染中起到重要作用．     

七鳃鳗口腔腺蛋白质功能的研究进展

寄生期的七鳃鳗为水中"吸血鬼",依靠吸食宿主血肉为生。近年来,陆续有研究报道从七鳃鳗口腔腺分泌液中鉴定出多种与抗凝、免疫逃逸、抗血管新生、镇痛以及氧化应激等有关的活性蛋白质。明确七鳃鳗口腔腺内活性蛋白质的特性及生物学功能将有助于阐明七鳃鳗独特的寄生机制,并为这些活性蛋白质的应用奠定理论基础。     

无颌类脊椎动物适应性免疫系统的进化

适应性免疫系统的起源与进化问题一直是人们研究的热点, 以七鳃鳗为代表的无颌类脊椎动物, 被普遍认为处在进化出适应性免疫系统的边缘。因此, 研究无颌类脊椎动物适应性免疫的机制, 对揭示适应性免疫系统的起源与进化具有重要意义。研究表明, 无颌类在一定范围内具有高等脊椎动物特有的适应性免疫特征, 并发现了一些在结构或功能上与高等脊椎动物免疫相关基因同源的免疫因子。文章就近年来对无颌类脊椎动物适应性免疫系统机制的研究进展作一概述, 为进一步深入研究脊椎动物适应性免疫系统的起源与进化提供有益的参考。     

北方冷水鱼的家园

汗马自然保护区(以下简称汗马)极低温环境为冷水鱼的生存和繁衍提供了得天独厚的条件,自然也就成为冷水鱼类的理想家园.汗马拥有其他保护区很难同时见到的哲罗鱼、细鳞鱼、黑龙江茴鱼、江鳕、真(鱼岁)、洛氏(鱼岁)和杂色杜父鱼等众多冷水鱼类资源. "七星子"的身世 "七星子"是汗马较为常见的水生动物,学名七鳃鳗.因其头的两侧、眼的后方有7个分离的鳃孔而得名.这些鳃孔与眼睛排成一行,很像有8只眼睛,故又称八目鳗.七鳃鳗因为长着鱼形的身体并在水中游泳生活而常被归为鱼类,但在分类学上七鳃鳗隶属"圆口纲"而不属于"鱼纲",其形态构造与鱼纲存在着本质的区别.化石证明,七鳃鳗至少在3.6亿年前就已经存在,远超恐龙的历史.因此,它是研究脊索动物向脊椎动物演化的"活化石".     

浑江七鳃鳗的初步观察

我国东北的七鳃鳗,很早以前有几个外国人曾作过简单的记载。1954年中国科学院动物研究所李思忠同志对东北的七鳃鳗作了一个总结。但是,到目前为止,关于东北产的七鳃鳗生态方面的研究还很少。为了教学及养鱼业的需要,应当进行研究,提供资料,促进科学与生产的发展。 我们于1956年7月在鸭绿江的大支流——浑江,采得很多七鳃鳗标本,经鉴定为东北七鳃鳗Lampetra     

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。     

韩济生院士获得“针灸研究终生成就奖”

<正>2014年5月30日至6月1日,中国针灸学会与美国针刺研究学会在北京联合召开了"2014年国际针灸研讨会",本次会议主题为"针灸研究对21世纪全球医疗卫生的影响"。此次会议期间,美国针刺研究学会首次设立了"针刺研究终身成就奖",并且北京大学医学部神经生物学系教授韩济生院士成为该奖得主。"针刺研究终身成就奖"主要是表彰韩济生院士在"阐明针刺镇痛的科学基础方面所做的原创性、具有高度影响力的科学     

第二届厦门冬季学术会议

2012年2月24～26日在风景优美海滨城市——厦门召开的"第二届厦门冬季学术会议"。"第二届厦门冬季学术会议"由厦门大学,清华大学,新加坡国立大学和杜克一新加坡国立大学医学院共同主办。本届会议的主题为MajorViral InfectiousDiseasesin ASIA。会议已邀请到包括陈定信教授(Taiwan Univ)、Kenrad E.Nelson教授(Johns Hopkins),Barney S.Graham教授(VRC,NIH)、Duane J.Gubler教授(Duke-NUS)、John E.Johnson教授(Scrippps)、Masashi Mizokami教授(National Center for GlobalHealth and Medicine)和Robert H.Purcell(NIH)等在内的20名领域专家作为特邀报告人。会议将为国内本领域的科学家提供一个与国际同行面对面交流的平台,并促进我国科学家与国际同行的交流与合作。     

海七鳃鳗(Petromyzon marinus)anoctaimin-1蛋白的生物信息学分析

七鳃鳗是现存的最原始的无颌类脊椎动物之一,也是连接无脊椎动物与脊椎动物的重要环节,对生物的起源与进化有很高的研究价值。anoctamin-1蛋白(ANO1)是一种重要的跨膜蛋白,与细胞内阴离子的跨膜运输相关。以海七鳃鳗为例,利用不同软件对海七鳃鳗ANO1蛋白的理化性质、结构域、蛋白结构特征、物种进化保守性以及系统进化关系进行生物信息学分析表明:海七鳃鳗ANO1的开放阅读框为2 373 bp,编码791个氨基酸,属于anoctamin蛋白家族,具有7个跨膜区;二级结构含有无规则卷曲、α螺旋和β折叠。将海七鳃鳗与其他物种的ANO1氨基酸序列进行同源比对,并构建系统进化树,以确认海七鳃鳗ANO1基因的保守性和进化地位。对ANO1基因及蛋白的生物信息学分析为ANO1基因及蛋白的相关研究提供了重要的信息基础。     

东北七鳃鳗早期发育研究

通过开展东北七鳃鳗(Lampetra morii)胚胎、卵黄囊期仔鱼和幼鱼发育研究, 系统地描述东北七鳃鳗的早期发育形态特征和生长发育规律。研究结果表明: 东北七鳃鳗的卵裂为全裂类型, 在(18±1)℃水温下, 受精卵经卵裂期、囊胚期、原肠胚期、神经胚期、头凸期、孵出前期以及孵出期, 历时11—12d孵育出仔鱼。初孵仔鱼体重为(0.00032±0.00002) g, 全长为(0.29±0.02) cm。在卵黄囊期内, 仔鱼体重和全长随日龄的增加而增长, 吻长、眼径、眼鳃间距、口笠长、鳃前长、鳃长、头长、体长、尾长和泄殖孔长均存在异速生长现象。初孵仔鱼经过约15d(卵黄囊期)发育成幼鱼, 幼鱼卵黄囊完全吸收, 消化道贯通, 形成肠道, 开始摄食。在幼鱼期, 经5 个月的培育, 幼鱼体重和全长随月龄的增加而增长, 体色逐渐加深, 5月龄幼鱼的体重和全长分别为(0.07±0.01) g和(3.87±0.32) cm。东北七鳃鳗的早期发育研究为七鳃鳗发育生物学积累基础资料, 同时也为七鳃鳗的人工增养殖提供了科学依据, 推进七鳃鳗的模式化进程。     

七鳃鳗血清中补体C3和VLRB介导的免疫防御

日本七鳃鳗（Lampetra japonica）属最原始的无颌类脊椎动物,是研究免疫起源与进化的重要模式生物。七鳃鳗血清中C3分子(L-C3)是其含量最高的补体成分,在补体经典激活途径和旁路激活途径中均发挥重要作用。本文通过PCR扩增获取C3分子α-γ链的基因序列,构建到原核表达载体pET-28a,成功在大肠杆菌中表达C3部分蛋白质并制备多克隆抗体。利用流式细胞术和激光共聚焦证明,L-C3分布在神经轴体的胞浆中。免疫共沉淀及细胞沉积结果显示,七鳃鳗血清中,VLRB与L-C3蛋白相互作用并共沉积于靶细胞膜表面。天然L-C3和VLRB清除实验,验证其在参与七鳃鳗血清杀伤靶细胞时发挥重要作用。本研究为七鳃鳗补体系统的研究奠定了基础,为七鳃鳗免疫起源与进化提供重要资料。     

会议报道

298次香山会议研讨国际生物医学数据共享以“国际生物医学数据共享战略研讨”为主题的第298次香山科学会议日前在北京举行。中国医学科学院刘德培教授、美国国家科学院Paul F.Uhlir教授、NIHBelinda Seto教授和中国人民解放军总医院尹岭教授担任会议执行主席。生物医学是当前全     

第八届全国遗传病诊断和产前诊断学术交流会将在西安召开

由北京协和医学院申报的"第八届全国遗传病诊断与产前诊断学术交流会"获得批准为2012国家级继续医学教育项目(2012-01-03-007(国)),拟于2012年8月11-15日在陕西西安举行。此次会议由西安交通大学医学院第一附属医院(西安医院)、陕西省妇幼保健院承办。会议将邀请美国Johns Hopkins大学医学院遗传医学研究所Haig Kazazian教授、我国医学遗传学临床知名教授和从事实验室诊断