大菱鲆热休克蛋白Hsp47的功能研究

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大菱鲆(Scophthalmus maximus)原产于欧洲的一种经济鱼类。其最适生长温度为14-17℃,由于近些年养殖规模的扩大,适合养殖用水逐年减少,使得大菱鲆在养殖过程中容易受到高温的影响,造成鱼体生长速率和抗病力下降。为减少大菱鲆模化养殖过程中高温的影响,需加强大菱鲆抗逆选育及其抗逆机制研究。本研究以高温胁迫条件下,皮肤转录组测序数据中筛得的热休克蛋白47(HSP47)基因为研究对象,运用细菌结合、凝集及抑制等试验方法对其免疫功能等进行研究,分析HSP47在高温胁迫条件下大量表达的原因,并通过对关键位点的定点突变,高效地分析其所表达的目的蛋白的性状及表征,从而分析HSP47蛋白质结构和功能之间的复杂关系。大菱鲆热休克蛋白Hsp47对病原相关分子模式的刺激响应。通过RACE技术克隆SmHsp47的c DNA全长1927bp,并进行了生物信息学分析,与其他物种的序列比对显示,分别存在42.76%-81.25%的氨基酸序列一致性。对大菱鲆进行病原相关分子模式(Pathogen-associatedmolecular patterns,PAMP)脂多糖(LPS)和磷壁酸(LTA)的刺激,探讨SmHsp47基因对其刺激响应,q PCR实验结果显示,SmHsp47对LTA具有明显的刺激响应。大菱鲆热休克蛋白Hsp47的免疫相关功能研究。利用已克隆得到的完整SmHsp47基因序列,构建了原核表达载体,经诱导表达,最终鉴定目的蛋白主要以包涵体的形式进行表达,对目的蛋白进行重组复性,得到SmHsp47重组蛋白。对重组蛋白进行了三种丝氨酸蛋白酶抑制活性的研究,结果显示SmHsp47对三种丝氨酸蛋白酶均无抑制活性,属于非抑制型。利用重组蛋白对细菌进行结合,实验结果显示,SmHsp47与嗜水气单胞菌、大肠杆菌、鳗弧菌、溶壁微球菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌相互作用,说明SmHsp47可能在细菌攻击期间的免疫防御的方面起作用,可能用于识别入侵细菌;在体外细菌凝菌与抑制活性试验中,SmHsp47重组蛋白特异性的对溶壁微球菌有凝菌及抑菌活性;运用His-pull down技术筛选出在鱼体总蛋白中与SmHsp47相互作用的蛋白,为进一步分析SmHsp47的功能提供参考。通过定点突变分析氨基酸位点对大菱鲆免疫相关功能的影响。为了了解SmHsp47结构与功能的关系,我们选取了几个关键的氨基酸位点进行了定点突变,然后分析SmHsp47活性的关键位点。本实验构建了5个SmHsp47基因的突变表达载体,通过对溶壁微球菌的结合、凝集以及抑制活性实验得出以下结论,Leu368和Tyr370的突变能够影响SmHsp47蛋白的可溶性表达,从而增加体外抑菌活性,而Ary209、Asp372、Asp350-Asn366和Arg402-Leu405均不影响SmHsp47蛋白对溶壁微球菌的结合、凝集以及抑制细菌活性。总之,本研究结果表明SmHsp47对革兰氏阳性菌有明显的刺激响应,对溶壁微球菌有明显的凝集与抑菌作用。其在突变体实验中,Leu368和Tyr370的氨基酸突变能够增加其可溶性表达,并且增加了抑菌活性,目前关于HSP47在动物体内的功能研究已有不少,但更多的集中在与胶原蛋白分子伴侣方面,在免疫方面并没有相关探讨,本研究创新性的开展了SmHsp47免疫相关功能研究,运用相关实验技术分析SmHsp47的免疫功能,有助于了解大菱鲆先天免疫系统,同时丰富HSP47的功能研究,为大菱鲆抗逆选育提供参考。
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