日本血吸虫腺苷酸激酶1基因功能分析与鉴定

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目的:日本血吸虫病是一种危害严重的人畜共患寄生虫病。研究显示,宿主因子影响血吸虫的生长发育。本文研究宿主因子作用下呈差异表达的日本血吸虫腺苷酸激酶1(SjAK1)的基因功能。方法:通过分子生物学技术,克隆表达SjAK1基因,检测重组SjAK1蛋白的免疫保护效果及机制,利用免疫组织化学技术对SjAK1进行组织学定位,运用实时定量PCR技术及Western blot鉴定该基因在日本血吸虫不同发育时期虫体的表达水平,并利用RNAi技术检测SjAK1基因在童虫生长发育及虫卵形成过程中的功能及作用机制。结果:1.本研究成功构建重组表达质粒pET28a(+)-SjAK1。通过原核系统表达获得可溶的重组SjAK1(rSjAK1),分子量大小约为26kDa,与理论分子量一致。经镍离子亲和层析柱纯化获得高纯度rSjAK1目的蛋白,检测纯化后rSjAK1的比酶活为135.2 U/mg。重组蛋白免疫新西兰雄兔制备anti-rSjAK1多克隆抗血清,ELISA检测血清抗体滴度达1:25600。2.免疫组化结果显示SjAK1主要定位于童虫期体被与部分实质细胞、雌虫卵黄腺与体被、虫卵卵壳及雄虫部分实质细胞。荧光定量PCR及Western blot结果显示SjAK1在日本血吸虫虫卵及21 d肝期童虫中表达水平最高,在肺期童虫中表达水平最低。3.免疫保护研究结果显示,在小鼠中可获得50%的减虫率与40%减卵率,单卵肝肉芽肿平均面积比对照组小鼠减小56%。ELISA结果显示rSjAK可能是通过诱导IFN-γ和IL-2(Th1细胞因子)表达来实现免疫保护的效果。4.dsRNA体表渗透法干扰体外培养童虫,SjAK1 dsRNA最佳干扰浓度为2×10-5 mg/ml,最佳干扰时间为6d。SjAK1干扰组童虫体长体宽体积面积与对照组童虫无显著差异;扫描电镜(SEM)下,与对照组及EFGP组对比,SjAK1干扰组童虫感觉乳突退化;透射电镜(TEM)下,SjAK1干扰组童虫体被有断裂,体被厚度均值为1.25±0.25 μm,显著小于对照组;Tunel结果显示,SjAK1干扰组童虫细胞凋亡显著增加。5.dsRNA体表渗透法干扰合抱成虫,最佳干扰浓度为4×10-5mg/ml,最佳干扰时间为5d。SjAK1基因被沉默后,雌虫产卵数目显著少于对照组,减少率为35%,异常虫卵比率为46%。扫描电镜下,干扰组雌、雄虫体表结构与对照组比较未见明显变化。透射电镜下,SjAK1干扰组雌虫的卵黄细胞中,卵黄滴中卵黄球较少,发生融合,部分卵黄细胞出现肿胀;雌虫卵巢组织中的未发育成熟卵细胞比例较高,部分卵细胞出现肿胀、降解,且卵细胞周围的皮质颗粒较少。Tunel结果显示SjAK1干扰组卵巢、卵黄腺、及睾丸等组织中细胞凋亡比率均显著增加。实时荧光定量检测雌虫产卵前后卵黄腺SjAK1表达水平变化发现SjAK1表达水平在24 d排卵日达到最高峰,排卵后急剧下降,在28 d有所回升。SjAK1在35 d未成熟虫卵及42 d成熟虫卵中表达水平相当,无显著差异。结论:通过对SjAK1基因的定量及定位分析、免疫保护性效果检测及RNA干扰后对童虫生长发育及虫卵形成的影响发现,重组SjAK1蛋白可诱导Th1型细胞因子介导的免疫保护反应,减虫率与减卵率分别达50%和40%。SjAK1基因被抑制后影响了日本血吸虫童虫体被的发育,同时影响了卵黄细胞和卵母细胞的发育。揭示了SjAK1基因在日本血吸虫生长发育及其在虫卵形成中的作用,为阐明血吸虫生长发育机制奠定基础,具有重要的理论与实际意义。
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