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组织蛋白酶是溶酶体蛋白酶中的一大家族,在蛋白降解、抗原提呈、细胞凋亡以及炎症反应中发挥重要作用。组织蛋白酶家族可以分为三类,分别为半胱氨酸蛋白酶(包括组织蛋白酶B和L)、丝氨酸蛋白酶及天冬氨酸蛋白酶(包括组织蛋白酶D)。组织蛋白酶B、D和L已在许多其他物种如哺乳动物、昆虫和贝类等发现,并进行了相关功能研究,但是(,)在鱼类中它们的研究却很少。本研究从半滑舌鳎(Cynoglossussemilaevis)中克隆了组织蛋白酶B、D和L的同源物,分别命名为CsCatB、CsCatD和CsCatL,并分析了它们在不同条件下的表达变化情况以及酶活特性。
CsCatB编码322个氨基酸,与其他硬骨鱼及哺乳动物中的组织蛋白酶B有70-81.3%的全序列同源性。CsCatB具有典型组织蛋白酶的结构特征,包括有前肽区和半胱氨酸蛋白酶结构域,后者包含了四个高度保守的催化位点Q101,C107,H277,和N297。实时定量RT-PCR结果显示,CsCatB在多个组织中均有表达,在细菌和亚单位疫苗刺激后表达上调。重组表达的CsCatB表现出明显的蛋白酶活性,其最适温度为35℃,最适PH为5.5。当CsCatB的H277突变为谷氨酸后,其蛋白酶活性显著下降。
CsCatD编码396个氨基酸,与其他鱼类及哺乳动物中的组织蛋白酶D有67.6-88.4%的全序列同源性。CsCatD具有天冬氨酸内肽酶结构域,包含由两个天冬氨酸形成的催化位点。CsCatL编码336个氨基酸,与其他鱼类以及哺乳动物组织蛋白酶L有64.7-90.2%的同源性。CsCatLN端具有前肽抑制结构域,其下游是半胱氨酸蛋白酶结构域,含4个高度保守的催化位点,分别为Gln-133,Cys-139,His-279,和Asn-303。重组表达的CsCatL表现明显的蛋白酶活性。实时定量RT-PCR结果显示,CsCatD和CsCatL在多个组织中组成型表达,其表达量在心脏中最低,在肝脏中最高。在受到细菌、病毒以及亚单位疫苗刺激后,CsCatD和CsCatL在头肾及脾脏中的表达显著上调,并且这种诱导型表达是时间依赖性的。
上述结果显示,CsCatB和CsCatD具有蛋白酶活性,并且可能在机体对细菌及疫苗的免疫应答中发挥作用,CsCatD和CsCatL除可能具有上述免疫功能外,还可能参与机体对病毒的免疫应答。