鮸鱼转铁蛋白基因的克隆及进化分析

【摘要】鱼类是兼具特异性免疫和非特异性免疫的低等脊椎动物。相比哺乳动物来说，鱼类的特异性免疫机制并不是特别完善，水生生物中存在品种数目众多和大量的致病性微生物以及强大的生存压力，使得鱼类的免疫系统在面临病原微生物的入侵过程中，非特异性免疫系统在抵御外源微生物中发挥相当重要的作用。转铁蛋白（Transferrin，TF）是一种非血红素结合的β-球蛋白，它具有两个铁离子(Fe3+)结合位点，可以结合两个铁离子(Fe3+)。转铁蛋白功能广泛,不仅在运输机体内铁离子以及铁在体内的代谢起重要作用，而且还在细胞呼吸、细胞生长和增殖中也扮演重要角色。另外它还具有抗菌杀菌的功能，参与机体的先天性免疫功能。在这项研究中，鉴定和分离出鮸鱼的TF基因（MIMI-TF）。鮸鱼转铁蛋白cDNA全长2070bp，编码689个氨基酸。鮸鱼的TF基因全长为6757bp，基因结构由17个外显子和16个内含子组成，此结构与其他多种脊椎动物的TF基因结构相似，揭示了鮸鱼的TF基因在结构上的保守性。鮸鱼转铁蛋白基因编码的蛋白质N-端存在由18个氨基酸残基编码的信号肽。鮸鱼转铁蛋白基因与其他物种转铁蛋白基因的同源性为45.7%-94%。系统发生树结果显示鮸鱼的转铁蛋白基因与大黄鱼转铁蛋白基因的亲缘关系最近。另外荧光定量PCR结果显示，在健康的鮸鱼肝脏、肠、肾脏、脾脏、心脏、肌肉、鳃、鳍条，眼和脑这10种组织中，鮸鱼转铁蛋白基因在肝脏中的表达量最高,在肌肉、眼睛和脾脏的表达量次之,在鳍条和心脏中有痕量表达。鮸鱼经过人工感染鳗弧菌后的荧光定量结果显示，在感染初期，TF基因在其肝脏、脾脏组织中的表达量均有上调的趋势，随后表达量有一定程度的下降，并在一定范围内波动。在肾脏组织中，感染初期未发生明显变化，在感染中期时，表达量明显上调。对鮸鱼转铁蛋白进行了进化枝-模型（branch-sitemodel）和位点-模型（sitemodel）的分子进化分析。其中，对进化枝模型的分析可知，在本研究中所有脊椎动物祖先进化枝和哺乳类动物的祖先进化枝中，分别检测到了45和3个正选择作用位点，而在硬骨鱼类的祖先进化枝中则没有检测到正选择作用位点。在对位点模型的分析可知，在所有硬骨鱼类的转铁蛋白基因中，总共发现了9个正选择位点，而在哺乳动物的转铁蛋白基因中，却未检测到正选择位点，由此可能推断哺乳类和鱼类的转铁蛋白基因在适应自然环境的过程中有不同的进化模式，哺乳类转铁蛋白基因在进化过程中经历着纯化选择，而鱼类转铁蛋白基因在进化过程中则经历着正选择作用，这可能与鱼类的生存环境有关，在水生环境中强大的生存压力下带来的自然选择的影响，由此我们推测鱼类的转铁蛋白基因在其适应水生环境的过程中发挥着重要作用。我们的结果可用于进一步研究TF的功能和防御机制。
【作者】孙悦燕；
【导师】王日昕；
【作者基本信息】浙江海洋学院，海洋生物学，2014，硕士
【关键词】鮸鱼；转铁蛋白基因；表达模式；分子进化；

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