鮸鱼RIF1亚家族成员基因结构及进化分析

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干扰素调节因子是转录因子的成员,最早被定义具有调节干扰素的表达的作用。干扰素调节因子家族成员均具有调节干扰素以及干扰素相关基因(例如:Mx,ISG15和Vig-1)的功能。作为重要的调节因子,干扰素调节因子在抗病毒、免疫应答、细胞生长调节以及细胞凋亡中均具有重要的作用。哺乳动物的干扰素调节因子家族成员已经被大量的研究,但是在低等动物中,干扰素调节因子成员却很少被研究。干扰素调节因子在一些鱼类中被深入研究过,本文中对鮸鱼干扰素调节因子进行研究。鮸鱼作为石首鱼科中的代表物种,主要分布在日本西部海域到中国东海。鮸鱼是具有重要经济价值的鱼类,并被大范围人工养殖。干扰素调节因子家族成员已被证实在哺乳动物中是非常重要的免疫调节因子,鱼类中的干扰素调节因子也应该进行更深入地研究其在鱼类免疫系统中的功能,进而更加深入地了解鱼类免疫系统。  干扰素调节因子1亚家族中的干扰素调节因子1和干扰素调节因子2在对抗病毒中有非常重要作用。IRF11基因是IRF家族中的新成员,发现与IRF1和IRF2基因的遗传距离很近,被定义为IRF1亚家族的新成员,但是IRF11基因的结构与特性几乎没有被研究与报道过。在本研究中,我们从鮸鱼基因组中获得IRF1、IRF2和IRF11基因全长,并在生物信息学方面进行综合地分析,包括基因结构、蛋白质结构域、基因线性、分子进化模式和表达特性。同时,我们也从基因组复制的角度分析了各个物种中IRF1亚家族成员个数,进一步了解IRF1亚家族的进化历程。  通过对鮸鱼IRF1的研究发现,鮸鱼IRF1全长为900bp,其N端编码DNA识别区域DBD结构,并在DBD结构域中有六个保守的色氨酸。通过与其他物种的序列对比,发现鮸鱼IRF1序列与其他物种的IRF1序列的DBD结构域非常保守,序列相似性也相对很高。鮸鱼IRF1的基因结构中有9个外显子和8个内含子,与其他近缘物种IRF1基因的基因结构相对保守。基因线性的研究表明,鮸鱼IRF1同其他鱼类(除斑马鱼)均具有很高的同线性。研究发现鮸鱼IRF1在肝脏、血和肠中大量表达,说明肝脏、血和肠是鮸鱼IRF1重要的产生场所。感染实验表明,鮸鱼IRF1在肝脏和脾脏是高表达的,而在肾脏中的表达受到抑制。鱼类和哺乳类IRF1基因的进化模式分析表明,鱼类经历着纯化选择,而哺乳类经历着正选择作用,表明鱼类和哺乳类IRF1基因经历了不同的进化模式。  对鮸鱼IRF2研究发现,鮸鱼IRF2全长为957bp,其N端具有非常保守的DBD结构域,并在DBD结构域中有六个保守的色氨酸。生物信息学分析表明鮸鱼IRF2基因与近缘物种IRF2基因具有保守的基因结构与基因线性。荧光定量结果显示,鮸鱼IRF2在肾脏中表达量最高。在感染实验中,在poly(I:C)感染的肝脏和脾脏中,鮸鱼IRF2表达量上调。在肾脏中,IRF2表达受到抑制。研究IRF2基因在哺乳类和鱼类中的进化模式,哺乳类IRF2经历了纯化选择作用,而鱼类IRF2基因经历了正选择的作用。哺乳类和鱼类经历着不同的进化模式,可能是由于两者生活的环境不同造成的。  对鮸鱼IRF11的研究中发现,干扰素调节因子11是干扰素调节因子1亚家族中的新成员,并且与IRF1和IRF2基因的遗传距离几乎相同。同时研究发现IRF11不仅存在于硬骨鱼类中,该基因也存在于软骨鱼类和矛尾鱼中。鮸鱼IRF11的长度为792bp,与近缘物种IRF11序列高度保守,均在N端编码DBD结构域,并且具有六个保守的色氨酸。并与其他鱼类的相似性很高。生物信息学研究表明鮸鱼IRF11基因与其他鱼类IRF11基因具有保守的基因结构和线性关系。荧光定量检测发现鮸鱼IRF11基因在皮肤中的表达量最高,说明皮肤是鮸鱼IRF11的主要合成部位。在poly(I:C)感染组织中,在肝脏和脾脏中鮸鱼IRF11的表达量升高,而在肾脏中,鮸鱼IRF11表达受到抑制。对IRF11基因进行基因进化分析研究表明IRF11基因经历了正选择。
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