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斑马鱼因具有其它模式生物无法比拟的特点和优势,在包括毒理学、发育生物学、疾病病理学以及感染免疫学等在内的生命科学研究的各个方面发挥了巨大而又不可替代的作用。病毒广泛地存在于自然界中,给人类健康和工农业生产带来了巨大的威胁。因此,有必要深入研究病毒与宿主之间相互作用机理,为病毒病的防治奠定理论基础。
在本实验室成功建立了模式生物斑马鱼的ISKNV感染模型的基础上,本文利用抑制性差减杂交和差异蛋白质组学技术筛选斑马鱼ISKNV感染免疫相关基因。同时利用一系列的生物化学和分子生物学方法,对斑马鱼两个免疫相关基因,TTRAP(TNF and TRAF receptor associated protein)和SAA(serum amyloid A)进行功能研究,为揭示宿主与病毒相互作用及宿主抗病毒免疫机理提供了研究平台。本论文的研究结果主要包括以下几个方面:
(1)利用双向电泳技术对ISKNV感染前后斑马鱼脾脏和血清总蛋白进行分析,并对脾脏中明显上调的25个蛋白点进行质谱分析,获得17个蛋白点的鉴定结果。17个蛋白点对应15种蛋白,涉及细胞结构、抗性和免疫以及代谢等诸多生物学功能。
(2)成功构建斑马鱼感染ISKNV脾脏抑制性差减杂交文库。通过对文库的随机测序和分析后,获得了146条具有明确功能注释的基因,并将其分成免疫和抗性相关、细胞骨架、生物合成、能量相关、蛋白修饰、细胞凋亡、转录和翻译因子、代谢相关、病毒相关和其它共10个大类的基因。其中,生物合成类基因所占比例最大,达到24.7%,抗性和免疫相关基因占23.3%。推测这两类基因在斑马鱼感染ISKNV后具有重要的意义。
(3)系统研究了一个TNF家族成员(TTRAP)在抗病毒感染免疫中的作用。研究发现:TTRAP在斑马鱼感染ISKNV后明显上调,与病毒感染正相关。对TTRAP在正常成鱼各组织和胚胎发育时期表达谱进行了研究,证实TTRAP mRNA水平在除脑以外的10个组织中都有表达,在肠道等与黏膜免疫密切相关的组织中高表达;胚胎发育方面,从鱼卵受精后6小时到48小时,TTRAP mRNA水平持续上升,之后保持稳定。通过激光共聚焦分析发现全长TTRAP定位于细胞核中,且核定位信号位于TTRAP蛋白的N端。TTRAP是TNF家族中具有负调控功能的转录因子,一方面,能增强IFN信号通路,推测TTRAP具有抗病毒功能;另一方面,能抑制NF-kB信号通路,推测TTRAP具有防止病毒通过对抗调亡逃避宿主免疫清除的功能。成功构建TTRAP原核表达载体,诱导表达出融合蛋白,并获得兔源多克隆抗体,为具体功能研究奠定了基础。
(4)对斑马鱼急性应答蛋白血清淀粉样蛋白A(SAA)进行初步功能研究并发现:SAA除对细菌和细菌内毒素敏感外,对病毒和病毒纯组份PolyI:C的刺激同样表现出急性应答作用。定量PCR研究表明,SAA在生殖器官卵巢和精巢中高表达。首次发现斑马鱼SAA广谱的菌结合能力,除有报道的格兰氏阴性菌外,还能直接结合两种格兰氏阳性菌(S.aureus和S.epidermidis)。对免疫相关信号通路进行分析发现,斑马鱼SAA能激活NF-kB和ISRE信号通路,推测SAA具有增强炎症效应和IFN表达的功能,对宿主抗病毒免疫具有重要的意义。成功构建SAA原核表达载体,诱导表达出融合蛋白,并获得鼠源多克隆抗体,为具体功能研究奠定了基础。