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从构建的鲤(Cyprinus carpio L)头肾均一化cDNA文库挑选了3个免疫相关基因的EST:细胞因子信号抑制因子3(Suppressor of cytokine signaling,SOCS-3)和两种胸腺素(Thymosin)基因,即胸腺素α原(Prothymosinα,ProTα),β样胸腺素(Thymosinβ-like,Tβ-L)。SOCS-3是SOCS家族的重要一员,能够负反馈调节各种细胞因子信号通路。Thymosin是胸腺上皮性网状细胞分泌的一组具免疫活性的激素样多肽,不仅在胸腺内对诱导T细胞分化成熟至关重要,并能随血流进入机体其它部位对T细胞的发育和功能产生影响。本研究的内容是:克隆上述3种与免疫调节相关的基因;了解其分子进化和表达特征;初步探讨这些基因与抗病毒免疫反应的关系;制备较高纯度的鲤ProTα和Tβ-L重组蛋白。
通过RACE方法得到鲤SOCS-3、ProTα和Tβ-L基因的全长cDNA序列并进行了分子结构和进化分析,通过Genome Walking方法得到SOCS-3基因的基因组序列。1)鲤SOCS基因组全长2015bp,由一个内含子和两个外显子组成;cDNA全长为1064 bp,开放阅读框包含630bp,编码蛋白为209个氨基酸,含有保守的SH2结构域、SOCS盒和与功能相关的KIR、ESS结构域等;其中SOCS-3氨基酸序列中出现了4个半胱氨酸残基,这与其它高等脊椎动物仅含有3个半胱氨酸不同。2)ProTα cDNA全长为1059bp,开放阅读框包含324bp,编码蛋白为107个氨基酸,C-端由一个胸腺素α结构域组成,中间含有一个酸性结构域,在其N-端有一个高度保守的核内定位信号基序。3)Tβ-LcDNA全长为1087bp,开放阅读框包含132bp,编码蛋白为43个氨基酸,含有一个肌动蛋白结合结构域,在该结构域两侧各有一个Helixα基序。系统进化分析显示上述基因编码的蛋白均与鱼类同源分子聚为一支。
应用RT-PCR和RT-qPCR方法,初步分析和探讨了鲤SOCS-3、ProTα和Tβ-L基因在不同条件下的表达特征、变化规律和意义。1)RT-PCR分析显示鲤SOCS-3基因初始表达在4hpf,并在其发育的前一个月内呈上升表达趋势,而在鲤的精液及卵细胞中均没有检测到该基因的表达,说明该基因为非母源性表达。RT-qPCR检测ProTα和Tβ-L基因初始表达在4hpf,并在随后的发育过程中呈逐渐上升趋势,其表达量分别在16hpf、3dpf达到最大值,随之逐渐下降并维持在一个相对稳定的状态。2)RT-qPCR检测显示,在鲤免疫相关组织中均检测到SOCS-3、ProTα和Tβ-L基因的转录产物。SOCS-3基因在鳃、头肾、胸腺和皮肤组织的表达最高,其次为脾脏和外周血液;ProTα基因在肝、头肾、肾和肠中表达最为明显,其次为鳃、外周血液、脾和胸腺;Tβ-L基因在鳃和皮肤中表达量最高,其次为肠、头肾、肾、胸腺和脾脏。3)SOCS-3基因在转生长激素基因鲤的胸腺、头肾、脾和肠中的表达水平均明显高于对照组。表明SOCS-3对生长激素有一定的负调控作用。4)在SVCV感染条件下,RT-qPCR分析显示SOCS-3主要在感染中后期(3-10d)的免疫相关器官(胸腺、脾脏、肾、头肾、鳃和肠)中呈明显上调表达,提示:SOCS-3在调节病毒诱导的先天免疫和防止一些细胞因子的过表达可能具有一定作用。ProTα在免疫相关器官组织中呈现动态上调表达变化,其中以胸腺(1-7d)、脾脏(5-7d)、头肾(3-5d)、肾脏和外周血(3d)、肠(1d)和肝脏(5-10d)组织的上调较为明显。Tp-L的表达水平变化不及ProTα明显,主要在外周血液、肠和肝脏组织呈明显上调表达;而在脾脏组织出现明显的下调表达。结果提示:鲤ProTα和Tβ-L的表达变化可能与病毒诱导反应有关,其中以ProTα更为明显。
通过原核表达和蛋白纯化,得到了大量较高纯度的鲤ProTα和Tβ-L重组蛋白,为鲤胸腺素蛋白的相关功能研究奠定了基础。