论文部分内容阅读
石斑鱼(Epinephelus spp.)是我国重要的经济海水鱼类,目前在集约化大规模养殖的同时也遭遇到严重的病害威胁。其中,新加坡石斑鱼虹彩病毒(Singapore grouper iridovirus,SGIV)和赤点石斑鱼神经坏死病毒(Red-spotted grouper nervous necrosis virus,RGNNV)是两种重要的石斑鱼病害病毒性病原,近年来在石斑鱼养殖过程中频繁暴发,造成重大经济损失。然而,到目前为止,石斑鱼应对病毒侵染的防御分子机制研究尚不够深入。TRIM(Tripartite motif)蛋白是一类E3泛素连接酶,在信号转导、细胞周期调控、细胞凋亡方面有重要作用;同时,还参与蛋白质加工及运输、蛋白酶体介导的蛋白质降解以及机体对病毒的应答等重要的生命过程。为更好揭示石斑鱼免疫相关基因在病毒感染复制中的免疫调节作用,本论文开展了石斑鱼TRIM44L和TRIM21调控抗病毒免疫的机制研究;并针对赤点石斑鱼神经坏死病毒RGNNV,开展了生物载体口服疫苗的研究,取得以下创新研究结果。1.石斑鱼Ec TRIM44L在RGNNV病毒感染复制中的免疫调节作用机制。根据石斑鱼脾脏转录组EST序列信息,我们克隆了斜带石斑鱼TRIM44L基因(Ec TRIM44L)。序列分析表明,Ec TRIM44L编码一个393个氨基酸构成的多肽,与大黄鱼(Larimichthys crocea)和斑马鱼(Danio rerio)的序列同源性分别为81.44%和51.02%。Ec TRIM44L包含两个保守的结构域,分别是B-Box结构域和coiled-coil结构域。荧光定量PCR分析表明,RGNNV感染石斑鱼脾脏细胞(grouper spleen,GS)后,Ec TRIM44L的表达量显著上调,提示Ec TRIM44L参与了RGNNV感染。进一步研究表明,Ec TRIM44L体外过表达能明显增强RGNNV引起的细胞病变效应(Cytopathic effect,CPE),并显著上调RGNNV外壳蛋白(coat protein,CP)和依赖RNA的RNA聚合酶(RNA dependent RNA polymerase,Rd Rp)的表达量。同时,Ec TRIM44L过表达显著降低干扰素(IFN)信号关键分子和促炎性细胞因子的表达水平。此外,过表达Ec TRIM44L负调控黑色素瘤分化相关蛋白5(Melanoma differentiation associated gene5,MDA5)和线粒体抗病毒信号蛋白(Mitochondrial antiviral signaling protein,MAVS)诱导的干扰素刺激反应原件(interferon stimulation response element,ISRE)启动子活性。综上,研究结果首次揭示了Ec TRIM44L可通过负调控MDA5和MAVS诱导的干扰素免疫反应促进RGNNV感染与复制。2.石斑鱼Ec TRIM21在SGIV和RGNNV病毒感染中的调节作用机制。我们克隆了斜带石斑鱼TRIM21(Ec TRIM21)基因。序列分析表明,Ec TRIM21编码一个由557个氨基酸组成的多肽,与斑马鱼(Danio rerio)和人(Homo sapiens)同源性分别为38.92%和31.13%,且包含RING、B-Box、PRY和SPRY结构域。亚细胞定位分析表明,Ec TRIM21呈现胞质分布。荧光定量PCR分析表明,SGIV、RGNNV感染GS细胞后,Ec TRIM21的表达量均显著上调。体外过表达研究表明,Ec TRIM21可显著抑制SGIV和RGNNV病毒基因的转录,同时干扰Ec TRIM21的表达则显著促进SGIV和RGNNV病毒基因的转录。与此同时,过表达的Ec TRIM21显著促进干扰素信号相关分子和促炎性细胞因子的表达水平。综上,研究结果表明Ec TRIM21可通过正向调控干扰素和炎症反应抑制SGIV和RGNNV的感染与复制,从而发挥抗病毒效应。3.预防RGNNV的生物载体口服疫苗的制备和保护效果评价。通过病毒感染实验发现,RGNNV对东星斑(Plectropomus leopardus)半数致死剂量为8.5×10~4TCID50/0.05 m L。应用柔性Linker连接RGNNV的CP基因和石斑鱼防御素蛋白(defensin protein,DP)基因,并构建重组质粒p ET28a-CP-DP。在大肠杆菌中应用IPTG诱导表达后,将CP和DP基因共同表达在大肠杆菌中,收集细菌并作为食物投喂卤虫(Brine shrimp)。待卤虫体内富集一定量的融合蛋白后,作为开口饵料用于投喂东星斑幼鱼。结果表明,东星斑通过卤虫作为载体口服免疫CP-DP融合蛋白后,鱼体组织中的RGNNV的复制受到显著抑制,且抑制效果显著强于口服单一的CP蛋白;初步实验结果显示免疫保护率达100%。研究结果为神经坏死病毒口服疫苗研发奠定了一定基础。总之,本研究揭示石斑鱼TRIM44L和TRIM21可通过不同机制调控干扰素和炎症反应,从而影响病毒感染复制,为我们深入理解石斑鱼应对病毒侵染的免疫防御机制提供了重要理论信息;RGNNV生物载体口服疫苗的研制和免疫保护效果初步评价为探究有效的神经坏死病毒防控策略奠定了一定基础。