细胞因子为分泌到细胞外的小分子蛋白,通过与相应受体结合进而调控免疫反应能,在机体先天性和适应性免疫过程中起关键作用。白细胞介素-15(interleukin-15,IL-15)是IL-2家族中重要的细胞因子,主要由活化的单核巨噬细胞产生,具有刺激外周血T细胞增殖、刺激活化的B细胞分泌抗体、促进NK细胞增殖和分泌细胞因子等生物学功能。IL-15通过与IL-15Rα结合,再与细胞表面的IL-2Rβ与γc形成复合物激活胞内信号传导途径,进而发挥其免疫功能。研究表明哺乳动物IL-15在免疫调节方面发挥巨大作用,但在硬骨鱼中IL-15及其受体的功能研究极少,本研究以草鱼(Ctenopharyngodon idella)为研究对象,深入探究IL-15及其受体的表达和功能。本研究通过SMART-RACE方法克隆并鉴定了IL-15与IL-2Rβ基因,IL-15 c DNA全长为1040bp,编码区序列(CDS区)为576bp,包含6个外显子5个内含子,编码191个氨基酸,1-16氨基酸(aa)为预测信号肽。IL-2Rβc DNA全长为2215bp,CDS区为1611bp,包含8个外显子和7个内含子,编码536个aa,1-26aa为预测信号肽,302-330aa为预测的跨膜区。IL-15与IL-2Rβ与硬骨鱼中斑马鱼氨基酸序列的同源性最高,分别为52.9%,65%。系统进化树与基因同线性分析表明IL-15与IL-2Rβ在进化中高度保守。通过组织荧光定量pcr技术分析IL-15与IL-2Rβ在健康草鱼各个组织中的表达,结果表明,IL-15与IL-2Rβ在草鱼各组织中都有表达,且均在脾脏中表达最高,其次是鳃,脑,肠,皮肤,它们表达量最低的组织分别为头肾和肝脏。通过腹腔注射使草鱼感染柱状黄杆菌与呼肠孤病毒,q PCR结果表明,柱状黄杆菌感染草鱼后,IL-15与IL-2Rβ在感染后1天,2天,3天脾脏和肾脏组织中的表达量均明显上调;呼肠孤病毒感染草鱼后,IL-15与IL-2Rβ在感染后7天和14天脾脏和肾脏组织中的表达量也明显上调。上述结果表明,草鱼IL-15与IL-2Rβ参与宿主抵细菌和病毒感染的免疫防御反应。为进一步明确IL-15的免疫学功能,将去除信号肽的IL-15片段克隆到原核表达载体PET-21d上,通过IPTG诱导成功表达了草鱼IL-15重组蛋白,经过凝胶柱层析(Super75dex)获得了纯化的IL-15。用重组IL-15蛋白孵育体外分离的草鱼原代头肾白细胞验证IL-15蛋白活性。结果表明,IL-15可以显著诱导IFN-γ的表达,但对炎症因子(如IL-1β)的表达无明显影响。IFN-γ是由活化的T细胞和NK细胞产生,我们的研究结果表明IL-15可以促进T细胞与NK细胞的活化。此外,用草鱼IL-4/13,IL-2,IL-21和IFN-γ蛋白与头肾细胞进行孵育,以分析这些细胞因子对IL-15表达的调控作用,结果表明IFN-γ可以提高IL-15的表达量,而其它细胞因子对IL-15表达则没有明显的调控效果。以上研究鉴定了草鱼IL-15与IL-2Rβ基因,并进行了生物信息学分析,在柱状黄杆菌及呼肠孤病毒感染后对其表达谱进行了分析,对IL-15在草鱼免疫系统中发挥的功能进行了初步探究,丰富了硬骨鱼关于IL-15的基础理论研究,为深入阐述IL-15的免疫调控功能和信号传导途径提供了理论基础,对鱼类病害防控提供了潜在的应用前景。