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大菱鲆Toll样受体2(tlr2)基因的克隆与应答肽聚糖、脂多糖和poly(I:C)刺激的表达模式研究

张海燕

大菱鲆Toll样受体2(tlr2)基因的克隆与应答肽聚糖、脂多糖和poly(I:C)刺激的表达模式研究

张海燕1
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作者信息

  • 1. 中国海洋大学
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摘要

大菱鲆又称“多宝鱼”,属于鲽形目鲆科,是我国北方海域重要的经济养殖鱼类。近年来,随着大菱鲆养殖规模的不断扩大,鱼类疾病种类和范围也在不断扩大,主要包括细菌性疾病和病毒性疾病,所以对大菱鲆免疫系统的研究尤为重要。免疫系统由天然免疫系统和获得性免疫系统组成,其中天然免疫是机体抵抗外源入侵的第一道防线。天然免疫经由模式识别受体(patternrecognitionreceptors,PRRs)识别抗原相关分子模式(pathogenassociatedmolecularpattern,PAMPs)完成对外源物质的识别工作。Toll样受体(Tolllikereceptor,TLR)是一种存在于无脊椎动物和脊椎动物中单一的、非催化的、膜生的PRR,可以识别多种PAMPs。现已发现20多种TLR,其中TLR2属于TLR1家族能够特异性识别细菌的脂磷璧酸(Lipoteichoicacid,TLA)、肽聚糖(peptidoglycan,PGN)和真菌的酵母聚糖(zymosan)。机体受到上述刺激物刺激后会启动免疫信号通路,但目前关于大菱鲆TLR2(smtlr2)的研究较少。 本文采用同源PCR克隆策略,具体包括逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)、cDNA末端快速扩增(SMARTRACE)和染色体步移(GenomeWalking)等方法,从健康大菱鲆的脾中克隆出Smtlr2的全长cDNA和全长基因序列,研究了smtlr2基因在组织特异性表达以及经过LPS、PGN和多聚肌苷酸:胞苷酸(Polyinosinic:polycytidylicacid,poly(I:C))刺激后的表达模式,对tlr2在大菱鲆免疫系统中的功能做了初步的分析。 根据GenBank数据库中TLR2的序列保守区域设计简并引物,采用RT-PCR法获得到核心片段,再通过3''RACE获得3''端序列,利用GenomeWalking技术获得5''端序列;以基因组序列为模板,采用常规PCR法,分段扩增,获得内含子序列;将所获得的cDNA片段和基因片段拼接和比对后,最终确定smtlr2全长cDNA序列和基因序列。smtlr2cDNA全长为3190bp,包含一个长度为2451bp的开放阅读框(openreadingframe,ORF),编码一个包含816个氨基酸的序列。其5''非翻译区(5''terminaluntranslatedregion,5''UTR)长为771bp,3''非翻译区(3''terminaluntranslatedregion,3''UTR)长为702bp。所推导的Smtlr2蛋白与其他物种TLR2一样具有典型的TLR结构,包含一个胞外的LRR结构域,一个胞内的TIR结构以及一个连接二者的跨膜结构域。Smtlr2氨基酸序列与其他鱼类的TLR2氨基酸序列具有很高的同源性(45.3%-76.1%),其中与牙鲆的同源性最高达76.1%。smtlr2基因全长为9093bp,包含12个外显子和11个内含子。 本论文还采用了荧光定量PCR(q-PCR)技术,对大菱鲆体内的12个组织(脑、鳃、胃、肠、心脏、头肾、体肾、肝、脾、性腺、肌肉、皮肤)中smtlr2mRNA的表达情况进行分析发现smtlr2mRNA在所有检测的组织中都有表达,其中在头肾、体肾和脾这些免疫器官以及肝脏这一消化器官中具有高水平表达量;在肠、鳃和心脏中具有中等水平表达量,在脑、胃、性腺、肌肉和皮肤中具有低水平表达量。 为进一步了解smtlr2对PAMPs的免疫应答模式,本论文采用肽聚糖作为革兰氏阳性菌的代表刺激物,脂多糖作为革兰氏阴性菌的代表系刺激物以及多聚肌苷酸:胞苷酸(Polyinosinic:polycytidylicacid,poly(I:C))作为病毒的代表刺激物对大菱鲆进行免疫刺激实验,然后对大菱鲆的免疫组织(鳃、头肾和脾)和非免疫组织(皮肤)中smtlr2mRNA的表达变化进行了分析。我们发现在接受这三种刺激后,所有免疫组织中smtlr2mRNA的表达水平都出现了明显的上调,而在非免疫组织中无明显变化。这一结果表明Smtlr2在鱼类抗细菌和病毒免疫过程中起到了非常重要的作用 本文的研究结果为深入了解大菱鲆Toll样受体的信号传导机制,开展大菱鲆病害防控工作提供了重要的理论基础。

关键词

大菱鲆/TLR2/基因克隆/免疫刺激/基因表达

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授予学位

硕士

学科专业

微生物学

导师

胡国斌

学位年度

2017

学位授予单位

中国海洋大学

语种

中文

中图分类号

S9
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