论文部分内容阅读
松江鲈(Trachidermus fasciatus)是我国传统的名贵食用鱼类。但是,随着环境压力的日益增大,水体污染及兴建河道水利等影响和破坏了松江鲈栖息、繁殖和洄游路线,导致该物种的种群数量锐减,分布区也急剧缩小,现已被列入国家二级保护动物。目前恢复其自然种群的主要途径和手段是建立保护区和人工养殖,然而,养殖过程中的病害问题日益严重。因此,从松江鲈机体本身的免疫防御入手,筛选并克隆一些与免疫防御密切相关的基因,研究其免疫防御的机制,探讨如何提高机体的抗逆能力,对于松江鲈的保护和养殖有着重要的意义。
基于松江鲈的保护地位和现在所面临的问题本研究选取了三种与松江鲈解毒和免疫相关的GSTs(GSTA、GSTO、MGST3)进行研究。有害物质进入生物体内的解毒过程大致可以分为三相,GSTs是Ⅱ相解毒酶中的重要一员,有害物质经Ⅰ相酶代谢活化产生极性增加的毒性代谢产物,GSTs催化其与GSH结合,使其转化为更溶于水或低毒的代谢物,然后再经Ⅲ相的一系列反应后排出体外。本文采用RACE(Rapid amplification of cDNA ends)技术克隆得到了三种基因的cDNA全长,并分析了它们的分子结构特征;采用实时荧光定量PCR(Quantitativereal time PCR,qRT-PCR)检测了三个基因的组织分布及LPS和重金属刺激后的表达模式变化;构建其原核表达载体,实现了在大肠杆菌中的重组表达,并在获得纯化蛋白后,制备了多克隆抗体,并对蛋白活性进行了检测。主要结果如下:
GSTA序列全长988 bp,包括672 bp编码223个氨基酸的开放阅读框,5端非编码区104 bp和3端非编码区212bp。GSTA预测分子量为25.5 kD,理论等电点(pI)为6.76。氨基酸同源比对表明,松江鲈与其他已知鱼类的同源性为60.89%-87%,与鸟类以及哺乳类的同源性为50.66%-54.63%。qRT-PCR检测发现,GSTA在各个组织均有表达。LPS和重金属刺激后GSTA表达存在明显上调。成功构建了GSTA的pET-30a(+)重组质粒,并转化Escherichia coli BL21(DE3)表达菌株,在37℃下,IPTG诱导4h后获得比预期稍大的约26 kD左右重组蛋白,经检测目的蛋白以包涵体形式存在。由High-Affinity Ni-IDA Resin亲和柱进一步纯化,对纯化后的蛋白进行了GST酶活性检测,测得其比活为9.649±0.092μmol/mg/min,不同pH和温度处理后发现其在pH9.0时和25℃时活力最大。随着变性剂尿素或SDS浓度的增加,重组蛋白TfGSTA的活性逐渐降低。
获得GSTO的cDNA序列全长1136 bp,开放阅读框720 bp,编码239个氨基酸。氨基酸同源比对显示,松江鲈与其他已知鱼类的同源性为70.71%-77.41%,与鸟类及哺乳类的同源性为55.79%-56.61%。qRT-PCR结果显示,GSTO在各个组织均有表达,但是表达量高低具有组织特异性。LPS和重金属刺激后,GSTO表达存在明显上调,表明GSTO可能参与到松江鲈机体对微生物和重金属的免疫防御中。成功构建了GSTO的pET-30a(+)重组质粒,并转化E coli BL21(DE3)表达菌株,在37℃下,IPTG诱导4h后,获得高表达量的约33 kD的目的蛋白。经检测发现目的蛋白以包涵体形式存在。而25℃过夜诱导后部分目的蛋白为可溶蛋白。重组表达的粗蛋白经High-Affinity Ni-IDA Resin亲和柱进一步纯化。对纯化后的蛋白进行了GST酶活性检测,测得其比活为6.260±0.052μmol/mg/min,不同pH和温度处理后发现其在pH9.0时和37℃时活力最大。随着变性剂尿素或SDS浓度的增加,重组蛋白TfGSTO的活性逐渐降低。
松江鲈MGST3的cDNA序列全长1076 bp,开放阅读框为465bp,编码154个氨基酸。MGST3预测分子量为16.81 kD,理论等电点为9.39。松江鲈与其他已知鱼类的同源性在69.74%-76.13%之间,与两栖类、鸟类和哺乳类的同源性在57.79%-62.34%之间。MGST3在检测的各个组织中都有表达,LPS和重金属刺激后,MGST3在主要免疫器官和脑中表达均明显上调。成功构建MGST3的原核表达载体(pET-30a(+),在37℃下,IPTG诱导4h后,在E coli BL21(DE3)表达菌株中有较低表达量的约22 kD的目的蛋白。改变诱导温度、时间以及IPTG浓度后,其目的蛋白的表达量均未得到提高。对纯化后的蛋白进行谷胱甘肽过氧化物酶活性检测,测得其谷胱甘肽过氧化物酶比活为2.073±0.326μmol/mg/min。所得结果表明MGST3可能在松江鲈机体解毒和抗氧化应激相关的机体免疫中发挥重要作用。