JAK-STAT信号通路相关基因在DEV感染鸭中的表达变化

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鸭肠炎病毒(Duck enteritis virus,DEV)是目前威胁和危害水禽养殖业健康发展更的重要病原之一,可引起鸭、鹅等多种水禽发病死亡,但其感染机制尚未清楚。本实验室前期通过高通量测序分析发现,DEV感染后鸭脾脏JAK-STAT信号通路的转录水平差异显著。JAK-STAT信号通路是细胞因子信号传导的重要途径,由多种细胞因子、生长因子以及受体所激活,广泛参与细胞增殖、分化、凋亡、免疫调节、血管生成、氧化应激、炎症反应以及肿瘤生成等过程。因此,本研究拟在前期研究基础上,采用荧光定量PCR和ELISA来验证DEV感染后JAK-STAT信号通路相关基因及其蛋白的表达规律,以期为DEV致病机制的阐明提供重要的理论数据。  1.JAK-STAT信号通路相关基因克隆与生物信息学分析  为分析JAK-STAT信号通路相关基因及其编码蛋白的分子特征,本实验选择JAK-STAT信号通路的三个主要基因(JAK2基因、STAT3基因和SOCS1基因),以三穗麻鸭为研究对象,采用PCR方法进行克隆、鉴定与测序后,应用生物信息学软件进行分析,结果显示:三穗麻鸭JAK2基因长3393bp,可编码1130个氨基酸,与原鸡亲缘关系最近,核苷酸序列同源性达94.5%,氨基酸序列同源性97.6%;编码蛋白二级结构以无规则卷曲、α-螺旋和延伸链区域为主,具有N-末端FERM结构域和SH2域,且无跨膜区和无信号肽区域;三级结构呈弯曲螺旋结构。STAT3基因长2112bp,可编码703个氨基酸,与原鸡亲缘关系最近,核苷酸序列同源性达91.6%,氨基酸序列同源性98.7%;编码蛋白的二级结构以无规则卷曲、α-螺旋和延伸链区域为主,具有alpha 结构域和SH2区,且无跨膜区和无信号肽区域;三级结构呈弯曲螺旋结构。SOCS1基因长624bp,可编码207个氨基酸,与雁属动物亲缘关系最近,核苷酸序列同源性达97.6%,氨基酸同源性达99.5%;编码蛋白的二级结构以无规则卷曲、α-螺旋和延伸链区域为主,具有一个中央SH2区和SOCS盒,且无跨膜区和无信号肽区域;三级结构呈弯曲螺旋结构。这些结果为DEV感染对三穗麻鸭JAK-STAT信号通路的影响研究奠定了基础。  2.DEV感染后鸭机体组织JAK-STAT信号通路相关基因的转录变化  以前述三穗麻鸭JAK2、STAT3和SOCS1基因序列设计特异性引物,建立实时荧光定量PCR方法后,选取健康三穗麻鸭,人工感染DEV,采集不同时间感染鸭组织样本,提取组织总RNA,实时荧光定量PCR方法检测分析鸭机体组织JAK2、STAT3和SOCS1基因转录水平,结果:以JAK2、STAT3和SOCS1基因阳性重组质粒为模板,实时荧光定量PCR扩增曲线具有良好的平行性,熔解曲线随稀释梯度呈平缓下降,具有单一熔解峰,无非特异性扩增曲线和引物二聚体,PCR方法扩增效率E、线性回归R2和斜率S均接近理想值,表明本实验成功建立了JAK2、STAT3和SOCS1基因的q-PCR方法。以建立的q-PCR方法检测发现,DEV感染12h到96h,JAK2基因在心脏、脾脏、脑和肌肉中的转录水平总体呈现先下降后上升趋势,而在肝脏、肺脏、肾脏、胸腺、十二指肠和法氏囊中的转录水平总体呈现先上升后下降趋势;STAT3基因在心脏、肝脏、法氏囊和肌肉中的转录水平总体呈现先下降后上升趋势,而在脾脏、肺脏、肾脏、脑、胸腺和十二指肠中的转录水平总体呈现先上升后下降趋势;SOCS1基因在心脏、肺脏、肾脏、脑、十二指肠、法氏囊和肌肉中的转录水平总体呈现上升趋势,在肝脏和脑中的转录水平总体呈现先上升后下降趋势,而在脾脏中的转录水平总体呈现先下降后上升趋势。  3.DEV感染后鸭机体组织JAK-STAT信号通路相关蛋白的表达变化  如上采集人工感染DEV后不同时间的鸭组织样本,研磨离心取上清,采用市售的ELISA检测试剂盒检测分析JAK2、STAT3和SOCS1蛋白的表达水平,结果显示:DEV感染12h到96h,JAK2蛋白在心脏、肝脏、脾脏、肾脏、肺脏、脑、胸腺、十二指肠、法氏囊和肌肉中的表达水平均低于正常对照组;STAT3蛋白在心脏、肝脏、脾脏、肾脏、肺脏、脑、胸腺、十二指肠、法氏囊和肌肉中的表达水平亦低于正常对照组;而SOCS1蛋白在心脏、肝脏、脾脏、肾脏、肺脏、脑、胸腺、十二指肠、法氏囊和肌肉中的表达水平高于正常对照组。  结论:  1.成功克隆了三穗麻鸭JAK2基因、STAT3基因和SOCS1基因编码区,基因全长相应为3393bp、2112bp和624bp,相应编码1130、703和207个氨基酸。  2.DEV感染对鸭机体组织JAK-STAT信号通路相关基因JAK2、STAT3和SOCS1基因的转录水平均有不同程度的影响。  3.DEV感染可下调鸭机体组织JAK-STAT信号通路中JAK2蛋白和STAT3蛋白的表达水平,可上调SOCS1蛋白的表达水平。
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