CgBcl-2对长牡蛎颗粒细胞凋亡与自噬的调节作用

来源 :大连海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jf8410
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免疫应答是机体识别和清除非己物质、维持免疫稳态的关键过程。其中免疫细胞是免疫应答的主要执行者。在免疫应答过程中,免疫细胞会经历迁移、增殖、分化、凋亡和自噬等一系列细胞学的变化。其中细胞凋亡与自噬是影响免疫应答中细胞命运的关键过程。在调节细胞凋亡与自噬的信号通路中,许多分子交叉发挥作用,其中抗凋亡蛋白B-cell lymphoma-2(Bcl-2)就可以通过与促凋亡蛋白Bcl-2-associated-X(Bax)和自噬调节蛋白Beclin1的结合与解离来调节细胞凋亡与自噬。在无脊椎动物的免疫应答中,血淋巴细胞凋亡与自噬的动态变化特征及Bcl-2在其中的潜在调节作用仍不清楚。本研究以无脊椎动物长牡蛎为对象,利用生物信息学、分子生物学及细胞生物学等技术,检测了免疫应答过程中颗粒细胞凋亡及自噬的动态变化,并鉴定出了一个抗凋亡蛋白Bcl-2(命名为CgBcl-2),探究了CgBcl-2在免疫应答不同时期对颗粒细胞凋亡及自噬的调节作用,取得的主要研究结果如下:1.灿烂弧菌刺激后颗粒细胞的凋亡与自噬水平在免疫应答中呈动态变化检测了灿烂弧菌刺激后长牡蛎颗粒细胞凋亡与自噬水平变化,发现在免疫应答前期(0-6 h),颗粒细胞的凋亡率与海水刺激的对照组相比未见显著性变化;在免疫应答中期(12-24 h)颗粒细胞凋亡率显著升高,分别是对照组的2.19倍(p<0.05)和1.68倍(p<0.05);在免疫应答后期(72-120 h),颗粒细胞凋亡率显著下降,分别是对照组的0.5倍(p<0.001)、0.6倍(p<0.05)和0.5倍(p<0.05)。含自噬体的颗粒细胞的比例在灿烂弧菌刺激后0-12h内无显著变化,在24 h、48 h、72h、96 h和120 h后显著升高,分别是对照组的2.2倍(p<0.001)、2.14倍(p<0.001)、1.56倍(p<0.01)、2.46倍(p<0.001)和2.04倍(p<0.001)。2.从长牡蛎中鉴定出一个分子结构相对保守的CgBcl-2,发现其在血淋巴细胞中表达量最高,并能响应灿烂弧菌的刺激从长牡蛎中克隆到一个CgBcl-2(CGI_10006540)基因,其ORF全长为684 bp并编码由227个氨基酸残基组成的蛋白质,预测其蛋白等电点为6.1,分子量为25.3 k Da。结构分析发现CgBcl-2有3个功能motifs,包括BH3 motif(91-98氨基酸处)、BH1 motif(130-149氨基酸处)和BH2 motif(182-195氨基酸处)。利用进化树分析显示,CgBcl-2与无脊椎动物Bcl-2聚为一支。CgBcl-2在长牡蛎血淋巴细胞和不同组织(外套膜、鳃、闭壳肌、肝胰腺和性腺)中均有表达,其中在长牡蛎血淋巴细胞中表达最多,是肝胰腺的5.82倍(p<0.05)。灿烂弧菌刺激后与海水刺激的对照组相比,总血淋巴细胞中CgBcl-2的m RNA表达在免疫应答中期(12-24 h)显著降低,免疫应答后期(48-120 h)又显著上升。同样在颗粒细胞中,CgBcl-2的蛋白表达在免疫应答中期(灿烂弧菌刺激后24 h)显著降低,是对照组的0.83倍(p<0.01),在免疫应答后期(灿烂弧菌刺激后120 h)显著升高,是对照组的1.26倍(p<0.01)。3.在免疫应答中CgBcl-2能动态调节颗粒细胞的凋亡和自噬在免疫应答中期(灿烂弧菌刺激后24 h),以海水组为对照,颗粒细胞中凋亡相关基因CgBax、CgCaspase9和CgCaspase3的表达都显著上升,分别是对照组的3.34倍(p<0.05)、3.01倍(p<0.01)和4.03倍(p<0.05);自噬相关基因CgBeclin1、CgATG5和CgATG10的表达也显著上升,分别是对照组的5.88倍(p<0.001)、3.49倍(p<0.05)和2.73倍(p<0.05)。以Dimethyl sulfoxide(DMSO)组为对照,在Bcl-2激活剂(Thevetiaflavone)处理后凋亡相关基因CgBax、CgCaspase9和CgCaspase3的表达在颗粒细胞中都显著下降,分别是对照组的0.37倍(p<0.05)、0.4倍(p<0.05)和0.2倍(p<0.001),颗粒细胞凋亡率也显著下降,是对照组的0.68倍(p<0.001);自噬相关基因CgBeclin1、CgATG5和CgATG10都显著下降,分别是DMSO组的0.19倍(p<0.001)、0.44倍(p<0.05)和0.16倍(p<0.05),含自噬体的颗粒细胞的比例显著下降,是DMSO组的0.39倍(p<0.001);颗粒细胞比例显著上升,是DMSO组的1.51倍(p<0.01)。在免疫应答后期(灿烂弧菌刺激后120 h),以海水组为对照,颗粒细胞中凋亡相关基因CgBax、CgCaspase9和CgCaspase3的表达都显著下降,分别是对照组的0.66倍(p<0.01)、0.14倍(p<0.01)和0.19倍(p<0.05);自噬相关基因CgBeclin1、CgATG5和CgATG10的表达反而显著上升,分别是对照组的2.16倍(p<0.01)、9.82倍(p<0.001)和4.39倍(p<0.05)。以DMSO组为对照,在Bcl-2抑制剂(ABT-263)处理后凋亡相关基因CgBax、CgCaspase9和CgCaspase3的表达在颗粒细胞中都显著上升,分别是对照组的2.19倍(p<0.01)、3.55倍(p<0.05)和2.86倍(p<0.01),颗粒细胞凋亡率显著升高,是对照组的2.67倍(p<0.001);自噬相关基因CgBeclin1、CgATG5和CgATG10的表达未见明显变化,含自噬体的颗粒细胞比例也未见明显变化;颗粒细胞比例显著下降,是对照组的0.71倍(p<0.01)。进一步发现,灿烂弧菌刺激后120 h颗粒细胞中CgBcl-2的磷酸化水平明显升高。综上所述,灿烂弧菌刺激后,长牡蛎颗粒细胞的凋亡和自噬呈动态变化,颗粒细胞凋亡主要发生在免疫应答中期,颗粒细胞自噬主要发生在免疫应答中后期。长牡蛎CgBcl-2含有典型的BH motif,在血淋巴细胞和不同组织(外套膜、鳃、闭壳肌、肝胰腺和性腺)中均有表达,其中在血淋巴细胞中表达最高并能响应灿烂弧菌刺激。在免疫应答的不同时期,CgBcl-2参与调节颗粒细胞的凋亡与自噬的水平不同:在应答中期(灿烂弧菌刺激后24 h),CgBcl-2既调节凋亡也调节自噬;在应答后期(灿烂弧菌刺激后的120 h),CgBcl-2更倾向于调节凋亡。本研究结果为进一步解析免疫应答中低等无脊椎动物免疫细胞的命运及其调节机制提供重要参考。
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