树鼩干扰素系统的基本构成和分子特征研究：全基因组序列分析、基因克隆和相关实验验证
文献类型：学位论文
| 作者 | 李明利 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2013-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张华堂 |
| 关键词 | 干扰素 树鼩 全基因组分析 基因预测 |
| 其他题名 | Interferons Family Members and Their Cognate Receptor Subunits in Tree Shrews (Tupaia belangeri): Genomic Sequence Retrieval, Molecular Identification and Express Analysis |
| 学位专业 | 生物化学与分子生物学 |
| 中文摘要 | 干扰素（interferon, IFN）是在“危险信号”刺激下，由细胞分泌的具有抗病毒、抗肿瘤、抑制细胞增殖和免疫调节等多重作用的糖蛋白家族。依据基因序列、染色体定位和受体特异性等特点，可将IFN分为三种类型。树鼩（Tree shrew, Tupaia belangeri）作为多种人类疾病研究模型的前景已受到广泛关注，但对其IFN系统的研究尚未涉及的空白。 本研究首先应用信息学方法对树鼩IFN系统的基本构成和分子特征进行全面预测。随后，通过胰酶消化的方法获取树鼩原代肾、肺及卵巢细胞，以此作为体外诱导IFN的实验材料，建立体外诱导I型和III型IFN的方法。最终，以诱导IFN表达为基础，克隆树鼩所含有的6个I型IFN、1个III型IFN全长基因（tsIFN-λ3）及其相应的受体（两个亚单位）序列；qRT-PCR检测tsIFN-λ3由poly I:C诱导表达的时间性关系、tsIFN-λ3受体的两个亚单位tsIFNλR1和tsIL10R2的组织分布等；使用MEGA构建系统进化树、Discovery Studio构建蛋白结构比较以上各树鼩所有基因与人相应基因的差异。 结果表明，树鼩具有I型IFN：α、β、ω、κ、ε、δ，II型IFN（IFN-γ）和III型IFN：IFN-λ3。树鼩与人IFN-λ3之间的相似性要高于小鼠与人IFN-λ3之间的相似性，证实了树鼩可以成为比小鼠更好的多种人类病毒感染动物模型。进化分析显示，IFN-λ是由一个基因在通过基因复制的过程中形成的具有功能的不同基因。树鼩IFN-λ受体的亚单位tsIFNλR1具有三种转录本，分别为tsIFNλR1_1、tsIFNλR1_2和tsIFNλR1_3。tsIFNλR1_1为全长编码序列，tsIFNλR1_2和tsIFNλR1_3编码的蛋白分别在胞外区较tsIFNλR1_1短43和103个氨基酸。同样，树鼩IFN-λ受体的另外一个亚单位tsIL10R2也具有三种转录本形式：tsIL10R2_1、tsIL10R2_2和tsIL10R2_3。全长tsIL10R2_1由7个外显子所编码；转录本tsIL10R2_2缺失第六个外显子，且由于该外显子的缺失使得其第七个外显子读码方式发生改变，使得所编码的非跨膜蛋白不能具募集STAT；转录本tsIL10R2_3缺失第五和第六个外显子，虽然仍可以编码部分胞内结构，但由于负责募集STAT的外显子缺失而同样成为一个不具介导下游信号通路功能的蛋白。因此，tsIL10R2_2和tsIL10R2_3两个非跨膜蛋白可通过与功能性的受体tsIL10R2_1竞争性结合IFN-λ的方式，起到调控信号传递的作用。蛋白模建结果显示，树鼩I型和III型IFN所编码的氨基酸序列及蛋白空间结构与其它哺乳动物具有较高的相似性，仅在半胱氨酸位置和N糖基化个数上具有部分差异。受体组织分布结果显示，IFN-λ受体的两个亚单位tsIFNλR1和tsIL10R2能在大多数种类的组织中表达，但主要通过表达量的差异来使得不同组织接受不同强度的IFN-λ信号刺激。 该研究以使用全基因组数据对树鼩IFN家族信息进行系统挖掘和分析为基础，克隆并分析了I型及III型IFN系统的特征，同时通过对受体多种剪接方式及组织分布特征的分析发现了体内信号通路调控的重要作用方式，为树鼩IFN功能性研究及其在感染免疫学中的作用和机理研究奠定了基础。 |
| 英文摘要 | Interferons (IFNs) are key cytokines in the establishment of a multi-faceted antiviral response. Three distinct types of IFNs are now recognized (type I, II and III) based on their structural features, receptor usage and biological activities. As tree shrews (Tupaia belangeri) have shown susceptibility to several human viruses, they are a potentially important model for analyzing viral infection. However, little is known about their IFNs system. We used the tree shrew genome to retrieve type I and type III IFNs and their receptor contig sequences by BLASTN and BLASTZ algorithms, and GenScan was used to scan transcripts from the putative contig sequences. RT-PCR and bioinformatic methods were then used to clone and characterize the IFNs system. Our data show that tree shrew interferon system includes: type I IFN: α (five subtypes), β, ω, κ, ε, δ; type II IFN: γ; type III IFN: λ3. Furthermore, the predicted structures of α and λ have similar character with those of other mammals. However, there are some differences in cysteine position and N-glycosylation numbers between human and tree shrew IFNs. Due to the highest identity with human IFN-λ3, we opted to define one intact IFN-λ gene, tsIFN-λ3, as well as its two receptor subunits, tsIFNλR1 and tsIL10R2. Additionally, our results showed that tsIFN-λ3 contained many features conserved in IFN-λ3 genes from other mammals, including conserved signal peptide cleavage and glycosylation sites, and several residues responsible for binding to the type III IFNR. We also found six transcript variants in the receptors: three in tsIFNλR1, wherein different extracellular regions exist in three transmembrane proteins, resulting in different affinities with IFN-λ; and three more variants in tsIL10R2, encoding one transmembrane and two soluble proteins. Based on tissue distribution in the liver, heart, brain, lung, intestine, kidney, spleen, and stomach, we found that IFN-λ receptor complex was expressed in a variety of organs although the expression level differed markedly between them. As the first study to identify all IFNs of tree shrews and transcript variants in IL-10R2, our study offers novel insights that may have important implications for the role of IFN s in tree shrews’ susceptibility with a variety of human viruses, bolstering the arguments for using tree shrews as an animal model in the study of human viral infections. |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-06-18 |
| 源URL | [http://159.226.149.42:8088/handle/152453/7485]  |
| 专题 | 昆明动物研究所_分子免疫生物学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李明利. 树鼩干扰素系统的基本构成和分子特征研究：全基因组序列分析、基因克隆和相关实验验证[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2013. |
入库方式： OAI收割
来源：昆明动物研究所
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