缢蛏多巴胺受体基因的克隆、表达及其在免疫和幼虫发育中的功能初探

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缢蛏(Sinonovacula constricta)是我国重要的经济贝类,具有良好的发展前景。缢蛏的养殖先在南方兴起,而后由南到北发展,因其肉质鲜美,成为我国重要的经济贝类。多巴胺受体作为神经系统中重要的神经递质受体,为国内外学者所关注。多巴胺受体在感觉、运动、免疫、摄食、生长发育等生物学过程中都是重要的调节者和参与者。本研究通过 RACE 技术克隆得到缢蛏两个多巴胺受体基因,分析了基因的序列特征和时空表达特征;通过抑制剂筛选实验,基于多巴胺受体的药理学特征鉴定出多巴胺受体类型,并筛选出适合缢蛏D2类多巴胺受体的抑制剂和作用浓度。探究了多巴胺受体在损伤修复中的作用,基于筛选出的抑制剂探究鳗弧菌感染之后的免疫应答反应,并检测超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase, SOD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)的含量变化,初步探究了D2类受体在缢蛏幼虫发育阶段中的作用。具体的研究成果如下:  1缢蛏多巴胺受体的克隆及其选择性多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation, APA)变异体  从缢蛏转录组中得到两个多巴胺受体的基因片段ScDopR1和ScDopR2,经过RACE克隆获得两个基因的cDNA全长,ScDopR2-1基因全长2216bp,包含5’UTR区171bp,ORF区1814bp, 3’UTR区231bp,共编码597个氨基酸残基;ScDopR2-2基因发现两个可变多聚腺苷酸化变异体,包含相同的 ORF 区和 5’UTR 区,ORF区长1440bp,编码479个氨基酸残基,5’UTR区长34bp,两个变异体的区别在于3’UTR 区域的长短,ScDopR2-2b 基因在 polyA 尾前比 ScDopR2-2a 基因多出了960bp,ScDopR2-2a变异体cDNA全长1824bp,ScDopR2-2b变异体cDNA全长2758bp。基因序列特征的分析和功能域的预测结果显示,两个受体均具备 G 蛋白偶联受体的典型结构域,以及具有较长的第三胞内环以及较短的C-末端,基于D2类受体的结构特征,初步推测两个多巴胺受体均为D2类多巴胺受体。  2缢蛏多巴胺受体的时空表达特征分析  利用荧光定量PCR检测了多巴胺受体在缢蛏成体组织的表达情况,结果表明,两个基因在斧足、肝、鳃、水管、唇瓣、外套膜、性腺中均有表达, ScDopR2-1在水管和唇瓣中的表达量最高,在斧足、鳃和外套膜中的表达量次之,在肝和性腺中的表达量最低。ScDopR2-2基因同源区段和ScDopR2-2b基因的表达模式基本相同,表达量最高的组织均为水管,在水管、鳃、斧足中的表达量显著高于其他组织。ScDopR2-2基因同源区段与ScDopR2-2b相比,组织的表达量也存在差异性, ScDopR2-2基因同源区段的表达量在鳃中高于斧足,而ScDopR2-2b基因在鳃中的表达与斧足的大致相同。多巴胺受体在缢蛏早期发育阶段的检测结果表明, ScDopR2-1基因在匍匐期表达量最高,在D型期表达量次之,在这两个时期出现两个表达量峰值,呈现出先增加再减少再增加再减少的表达模式。而 ScDopR2-2基因在壳顶期的表达量最高,从卵裂期、担轮期、D 型期表达量逐渐升高,到壳顶期表达量出现峰值,匍匐期又开始下降,匍匐期与稚贝期的表达量大致相同。  3多巴胺受体抑制剂的筛选和多巴胺受体类型的验证  在抑制剂筛选实验中,选取三种抑制剂多潘立酮(Domperidone, Domp)、舒必利(Sulpiride,Sulp)、盐酸氯丙臻(Chlorprothixene hydrochloride,Chlo)作为受试物,以各自溶剂为对照组,选取 2 小时和 6 小时两个时间点,通过检测不同抑制剂作用浓度(10-2M、10-3M、10-5M)下缢蛏血清中的cAMP含量,以及采用荧光定量检测多巴胺受体基因的表达含量变化,对缢蛏多巴胺受体进行抑制剂种类和作用浓度的筛选。实验结果表明,注射2小时和6小时两个时间点,Chlo组的10-2M的浓度下两个时间点基因表达量与对照组相比均显著下降,而cAMP也符合相比对照组上升的预期实验效果。从而筛选得到多巴胺受体的合适抑制剂为Chlo,筛选出适合的作用浓度为10-2M。根据已知的药理学特征,抑制性配体刺激D2类受体的cAMP水平上升,进一步将多巴胺受体类型验证为D2类多巴胺受体。  4缢蛏水管损伤实验和鳗弧菌感染实验  缢蛏水管损伤实验,进水管损伤处理,不同时间点检测多巴胺受体的表达量,结果表明在进水管损伤后,表达量在12h、48h时呈显著上调,而在8h、24h、72h呈现显著下调,暗示缢蛏多巴胺受体基因参与水管损伤后的反应过程,其结果上升-下调-上升的表达模式,推测与多巴胺的补偿作用有关。鳗弧菌侵染实验中,设置三个实验组别:注射海水100ul(H组)、注射海水50ul+菌50ul(HJ组)、注射抑制剂50ul+菌50ul(CJ组),其中以H组为对照组。结果表明,ScDopR2-1基因在2h和4h的表达量上升,8h、12h、24h下降;三个实验组别中,CJ组比HJ组和H组的表达量低,CJ组在4h、8h、12h表达量比H组显著下降,而HJ组4h、8h比H组的表达量显著下降。ScDopR2-2 基因的表达量也在注射的 2h、4h 表达量升高,在8h、12h、24h表达量下降,三个实验组别中,HJ组在2h和4h比H组显著下降,CJ组比H组在8h显著下降,CAT检测结果表明,免疫反应启动,抑制剂对免疫过程产生影响,多巴胺D2类受体参与调节免疫反应。  5缢蛏多巴胺受体在早期发育中的作用  利用受体抑制剂探究多巴胺受体在缢蛏早期发育中的作用,设置 4 种抑制剂作用浓度(10-2M、10-3M、、10-4M 、10-5M),抑制剂处理缢蛏壳顶期幼虫,24h后,计算幼虫的长足率,结果表明,4种浓度抑制剂处理的幼虫长足率分别为20%, 35%,40%和40%,而空白组为60%,D2类多巴胺受体抑制剂起到了一定的抑制效果,推断出多巴胺受体在缢蛏壳顶期幼虫的发育中起到作用。
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