大菱鲆Toll样受体22(TLR22)全长基因的克隆及表达分析

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大菱鲆(Scophthalmus maximus)作为重要的海水养殖鱼类品种之一,它的养殖范围遍布世界各地,也包括我国北方沿海地区。然而,大菱鲆在海水养殖过程中极易受到包括大菱鲆虹彩病毒(TRBIV)在内的多种致病微生物的感染,特别是随着养殖规模的迅速扩大,其病害问题显得日益严重,使大菱鲆养殖业蒙受了巨大经济损失。作为最具代表性的模式识别受体,Toll样受体(Toll-like rceptor,TLRs)不但能够通过识别病原,激活下游信号转导途径,在非特异性免疫(先天性免疫)中发挥重要的作用,而且还能激活特异性免疫(获得性免疫),是联系先天性免疫和获得性免疫的桥梁。研究证明,髓样分化因子88(MyD88)和β干扰素TIR结构域衔接蛋白(TIR domain-containing adaptor inducinginterferon-β, TRIF)是TLRs介导的信号通路中两类重要的接头分子,他们能够分别介导MyD88依赖型信号通路和TRIF依赖型信号通路,使转录因子活化,并最终促使促炎因子释放和I型干扰素等的释放,从而调动获得性免疫应答。对大菱鲆鱼Toll样受体进行相关研究将有助于更好的了解其免疫系统,并能够为大菱鲆疾病控制等方面的发展奠定基础,具有极为重要的应用价值。到目前为止,还没有关于大菱鲆TLRs研究的相关报道。本文以大菱鲆作为研究对象,采用同源PCR克隆、逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)、cDNA末端快速扩增(SMART RACE)和染色体步移法(Genomewalking PCR)等相关技术,从大菱鲆的体肾组织中克隆得到了大菱鲆TLR22基因的全长cDNA和基因组DNA。大菱鲆TLR22cDNA(GenBank登录号:KJ606344)全长为4183bp,包含一个长为2889bp、可以编码962个氨基酸的开放阅读框,一个260bp的5’非翻译区(5’-UTR)和一个1034bp的3’非翻译区(3’-UTR)。TLR22基因组DNA(GenBank登录号:KJ606345)全长为6530bp,包括4个外显子和3个内含子。作为典型的I型跨膜受体,大菱鲆TLR22编码的氨基酸与其他鱼类TLR22氨基酸序列一样,具有共同的结构特征:胞外区和胞内区。胞外区有多个富含亮氨酸的重复序列(leucine-rich repeat,LRR)构成;胞内区有一段保守的氨基酸残基序列,称之为TIR结构域。通过氨基酸序列比对可以发现,大菱鲆TLR22与其它鱼类TLR22具有较高的同源性,高达47.1%-76.7%,其中,与牙鲆TLR22的同源性最高(76.7%)。系统进化分析显示大菱鲆TLR22属于TLR22家族进化树分支,与海水鱼类的TLR22聚为一支,并且它与牙鲆TLR22基因的亲缘关系最近。本文采用qPCR技术对大菱鲆TLR22基因在脑、鳃、胃、肠、心、头肾、体肾、肝、脾、性腺、肌肉和皮肤12个组织中的组织分布情况进行了研究。通过分析实验结果得出,大菱鲆TLR22基因在所有被检测的组织中是组成性表达。在头肾、体肾和脾中较高水平表达,在脑、胃、肠、心、肝脏、肌肉和皮肤中呈中等水平表达,在腮和性腺中低水平表达。由以上结果可以推断,大菱鲆TLR22在其免疫系统中发挥着重要的作用。本文同样采用qPCR就TLR22基因在大菱鲆中的表达规律与其在信号途径中的地位与作用进行了相关研究。检测了经poly I:C、脂多糖(LPS)和TRBIV刺激后0h,3h,6h,12h,1d,2d,3d,5d时的大菱鲆TLR22在腮、头肾、脾和肌肉中的表达情况。表达分析结果显示,大菱鲆TLR22在受到poly I:C、LPS和TRBIV刺激时都表现出了上调表达。在头肾中,经poly I:C、LPS和TRBIV刺激后的TLR22表达峰值分别出现在6h、6h、1d,表达量分别是对照水平的5.53倍、2.63倍和3.08倍。在脾脏中,经poly I:C、LPS和TRBIV刺激后的TLR22表达峰值分别出现在6h、6h、6h,表达量分别是对照水平的3.72倍、3.30倍和3.12倍。在鳃中,经poly I:C、LPS和TRBIV刺激后的TLR22表达峰值分别出现在6h、6h、1d,表达量分别是对照水平的2.68倍、2.83倍和2.68倍。在肌肉中,经polyI:C、LPS和TRBIV刺激后的TLR22表达峰值分别出现在1d、1d、1d,表达量分别是对照水平的5.71倍、2.56倍和6.24倍。这些结果为大菱鲆TLR22在免疫反应中发挥重要的作用提供了一定的证据。本实验为深入研究大菱鲆Toll受体的作用及其信号转导机制和有效开展大菱鲆疾病免疫防控工作奠定了基础。
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