黄河鲤Rab5A、Rab7基因克隆及其表达分析

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黄河鲤(Yellow River C.carpio)是我国重要的淡水养殖经济鱼类,随着大规模的开展集约化养殖模式,养殖产量逐年增加,高密度养殖模式易造成水质环境恶化,导致鱼类病害问题日益明显,严重制约了黄河鲤的人工养殖。黄河鲤是低等脊椎动物,解决其病害难题首先要着重提高鱼体自身免疫力,巩固了解黄河鲤固有免疫机制的理论研究,从而有利于提高黄河鲤面对病害时的防御,对推进黄河鲤人工养殖产业健康可持续发展具有重要的实践意义。Rab蛋白是小G蛋白家族成员之一,无论在高等哺乳动物还是低等无脊椎动物的进化过程中都十分保守,它作为囊泡运输的关键调节分子,在细胞骨架的形成、细胞的分离以及细胞内各种与膜相关的细胞器运输过程中发挥重要的作用。近年来,无脊椎动物对虾(Litopenaeus vannamei)、中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)、黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)中发现Rab蛋白在细胞的吞噬过程中发挥重要免疫功能。本课题对黄河鲤Rab5A、Rab7基因进行克隆鉴定,通过生物信息学分析这些基因的分子结构特征;使用荧光定量PCR方法检测黄河鲤在11种组织器官中的表达谱;采用鲤春病毒(SVCV)与嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)腹腔注射刺激鱼体后,检测其在肠道、脾脏、肝脏、皮肤、鳃中Rab5A、Rab7的免疫响应;构建原核重组表达载体,获得多克隆抗体,采用Western blot检测Rab5和Rab7蛋白在不同组织的表达量;构建真核重组质粒,转染草鱼卵巢细胞(GCO),利用荧光显微镜观察黄河鲤Rab5A、Rab7在细胞中的定位。结果如下:1.黄河鲤Rab5A基因序列全长2434 bp,包含开放阅读框ORF 651,编码216个氨基酸,其蛋白分子大小为23.47 k Da,由一个不含信号肽RAB结构域构成,系统进化树表明黄河鲤Rab5A主要与鲤科鱼类聚为一小支。黄河鲤Rab7基因的c DNA全长为1511 bp,开放阅读框为618 bp,编码205个氨基酸,5?端非编码区237 bp,3?端非编码区656 bp,预测其蛋白分子大小为23.10 k Da,理论等电点为5.08,该蛋白共包含12个磷酸化位点,由一个单一的RAB结构域构成,氨基酸多序列比对显示黄河鲤Rab7在进化过程中高度保守。2.实时荧光定量PCR(q RT-PCR)检测健康黄河鲤11个组织器官中的表达量,结果表明黄河鲤Rab5A、Rab7在不同组织中表达呈组成型分布,Rab5A在头肾中表达量最高;其次是血液、心脏、肝脏、肌肉、脑、鳃、皮肤、脾脏、肠道中次之;肾脏中的表达量最低;Rab7在头肾中表达量最高,其次是血液、肝脏、心脏、肌肉、肠道、脾脏、鳃、脑、鳃、皮肤中次之;肾脏中的表达量最低。3.分别采用嗜水气单胞菌和鲤春病毒免疫刺激黄河鲤,检测黄河鲤鳃、脾脏、肝脏、肠道、皮肤中Rab5A、Rab7的表达变化,结果发现这两个基因在嗜水气单胞菌处理后,表达水平整体出现出先上调后降低的趋势,鲤春病毒处理组的Rab5A、Rab7响应时间总体晚于嗜水气单胞菌处理组。Rab5A基因经过嗜水气单胞菌胁迫后,在鳃和皮肤中响应最快表达量最高,皮肤中的表达量比对照组高24.6倍,鳃的表达量比对照组高16.3倍;鲤春病毒处理组中Rab5A基因在肝脏24 h处表达量最高,是对照组的4.3倍。经过嗜水气单胞菌刺激后Rab7基因在肝脏中有最高表达量,是对照组的4.8倍,与对照组相比表达量均有明显差异性;鲤春病毒处理组中Rab7基因在脾脏中只在24 h处与对照组相比有明显差异性,整体响应趋势较迟缓,皮肤和鳃中在72 h处有最大表达量。4.构建黄河鲤Rab5A、Rab7与p EGFP-N3的真核重组质粒,将真核重组质粒转染至GCO细胞中进行亚细胞定位,结果显示Rab5A、Rab7在细胞中呈现泛细胞分布,能在细胞核膜、质膜和各种内体膜中广泛存在。通过以上研究结果可知,黄河鲤Rab5A、Rab7在病毒感染与细菌性感染的先天免疫调控中可能具有重要的地位,另外也为鱼类病害的防制提供了重要理论科学依据。
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