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白对虾中I型细胞因子信号抑制因子6和7(SOCS6和SOCS7)的分子克隆与基因表达

期刊:FishesDOI:10.3390/fishes8080416

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的学术报告:

主要作者与机构
该研究由Gunasekara Chathura Wikumpriya、Madhuranga Walawedurage Srinith Prabhatha、Jiye Lee和Chan-Hee Kim共同完成,他们均来自韩国釜山国立大学(Pukyong National University)的渔业生命科学学部。该研究于2023年8月14日发表在期刊《Fishes》上,文章标题为《Molecular Cloning and Gene Expression of Type I Suppressors of Cytokine Signaling 6 and 7 (Socs6 and Socs7) in Whiteleg Shrimp (Litopenaeus vannamei)》。

学术背景
该研究的主要科学领域为分子生物学与免疫学,聚焦于细胞因子信号传导抑制因子(Suppressors of Cytokine Signaling, SOCS)基因家族在无脊椎动物中的功能。细胞因子是调控细胞增殖、生长和免疫反应的重要分子,而SOCS基因家族是细胞因子信号传导的关键负调控因子。尽管在脊椎动物中SOCS基因的功能已被广泛研究,但在无脊椎动物,特别是甲壳类动物中的研究相对较少。本研究旨在填补这一知识空白,首次在白对虾(Litopenaeus vannamei)中克隆并鉴定了两种I型SOCS基因(LvSocs6和LvSocs7),并研究了它们在免疫反应中的表达模式及其与JAK/STAT信号通路的潜在关联。

研究流程
研究分为多个步骤,具体如下:
1. 白对虾的饲养与组织采集
研究使用了一个月龄的健康白对虾幼体,饲养于循环水养殖系统中。实验前,对虾被随机分配到四个实验组,分别进行免疫刺激实验。组织样本(鳃、心脏、肌肉和胃)在免疫刺激后的不同时间点采集,并保存于RNA保护液中。

  1. 免疫刺激实验
    实验组分别注射了聚肌胞苷酸(Poly I:C)、脂多糖(LPS)和肽聚糖(PGN),对照组注射磷酸盐缓冲液(PBS)。组织样本在注射后的0、6、12、24、48和72小时采集,用于后续的基因表达分析。

  2. 总RNA提取与cDNA合成
    使用RNA提取试剂盒从组织中提取总RNA,并通过逆转录合成cDNA。RNA的质量和浓度通过分光光度计进行检测。

  3. LvSocs6和LvSocs7 cDNA的克隆
    通过同源搜索从NCBI数据库中获取白对虾Socs6和Socs7的转录组序列,设计引物并进行PCR扩增。扩增产物克隆到载体中,并通过测序验证。

  4. 序列分析与系统发育分析
    使用NCBI ORF Finder工具推导蛋白质序列,并通过SMART和CDD Blast程序分析蛋白质结构域。系统发育树使用最大似然法构建,以研究LvSocs6和LvSocs7与其他物种SOCS蛋白的进化关系。

  5. 组织分布与表达模式分析
    通过定量实时PCR(qRT-PCR)分析LvSocs6和LvSocs7在不同组织中的表达分布,以及免疫刺激后的表达变化。同时,检测了JAK/STAT信号通路中关键基因LvStat的表达变化。

主要结果
1. LvSocs6和LvSocs7的分子特征
LvSocs6编码463个氨基酸,分子量为49.84 kDa;LvSocs7编码955个氨基酸,分子量为103.9 kDa。两者均包含典型的SH2结构域和SOCS盒结构域。系统发育分析显示,LvSocs6和LvSocs7分别与无脊椎动物的Socs6和Socs7聚类,表明它们在进化上的相关性。

  1. 组织分布
    LvSocs6和LvSocs7在所有检测组织中均有表达,其中LvSocs6在鳃中表达最高,而LvSocs7在鳃和胃中表达较高。

  2. 免疫刺激后的表达变化
    在Poly I:C和LPS刺激后,LvSocs6和LvSocs7的表达显著上调,而PGN刺激后的表达变化不一致。与此同时,LvStat的表达在免疫刺激后显著升高,表明LvSocs6和LvSocs7可能通过调控JAK/STAT信号通路参与免疫反应。

结论
本研究首次在白对虾中鉴定了两种I型SOCS基因(LvSocs6和LvSocs7),并揭示了它们在免疫反应中的潜在调控作用。研究结果表明,LvSocs6和LvSocs7可能通过负调控JAK/STAT信号通路参与白对虾的先天免疫反应。这一发现为理解甲壳类动物的免疫调控机制提供了新的视角,并为水产养殖中的疾病防控提供了潜在的分子靶点。

研究亮点
1. 首次在白对虾中克隆并鉴定了LvSocs6和LvSocs7基因,填补了甲壳类动物中I型SOCS基因研究的空白。
2. 揭示了LvSocs6和LvSocs7在免疫反应中的表达模式,特别是它们对Poly I:C和LPS刺激的敏感性。
3. 提出了LvSocs6和LvSocs7通过调控JAK/STAT信号通路参与免疫反应的假设,为后续研究提供了重要方向。

其他有价值的内容
研究还通过系统发育分析揭示了LvSocs6和LvSocs7与其他物种SOCS蛋白的进化关系,进一步支持了它们在无脊椎动物免疫调控中的重要性。此外,研究中使用的高通量测序和qRT-PCR技术为类似研究提供了可靠的技术参考。

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