金黃鯧(Trachinotus ovatus)ToIκB與ToIKK基因的分子特征及其在無乳鏈球菌感染耐受中的作用機制研究

《Developmental & Comparative Immunology》:ToIκB and ToIKK genes from golden pompano ( Trachinotus ovatus): Molecular characterization, expression, and association with tolerance to Streptococcus agalactiae infection

【字體: 時間:2025年05月08日 來源:Developmental & Comparative Immunology 2.7

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  本研究針對海水養殖重要經濟物種金黃鯧頻發的無乳鏈球菌(S. agalactiae)感染問題,通過生物信息學分析和組織特異性表達譜技術,揭示了ToIκB和ToIKK基因通過調控NF-κB信號通路介導早期免疫激活與炎癥調控的分子機制,為水產抗病育種和靶向免疫策略開發提供了理論依據。

  

金黃鯧免疫防御機制的突破性發現
在華南沿海蓬勃發展的海水養殖業中,金黃鯧以其生長快、肉質優的特點成為支柱產業。然而隨著養殖規模擴大,無乳鏈球菌(S. agalactiae)感染導致的腦炎、肝脾病變等問題日益嚴重,僅2018年就造成數億元經濟損失。這種病原體不僅能突破血腦屏障引發神經系統損傷,還會通過NF-κB(核因子κB)通路過度激活炎癥因子如IL-1β和TNF-α,形成"細胞因子風暴"。令人擔憂的是,傳統抗生素治療收效甚微,而養殖戶對金黃鯧免疫機制的認知幾乎空白。

中國水產科學研究院南海水產研究所的科研團隊在《Developmental》發表的最新研究,首次系統解析了金黃鯧ToIκB(IκB抑制蛋白)和ToIKK(IκB激酶)基因在抗感染中的動態調控規律。通過采集平均體重30±1.5g的健康金黃鯧建立感染模型,研究團隊運用qPCR定量、ProtParam蛋白特性預測、NetNGlyc-1.0糖基化位點分析等技術,發現ToIKK基因在感染12-24小時內顯著上調,其編碼的86.95 kDa不穩定蛋白含3個N-糖基化位點;而ToIκB則呈現"先降后升"的獨特表達模式,暗示其在炎癥平衡中的"剎車"作用。

分子特征解析
ToIKK cDNA的開放閱讀框(ORF)長達2280 bp,編碼759個氨基酸,理論等電點(pI)7.82。其蛋白不穩定性指數達43.57,這種結構特性可能與其快速響應病原入侵的功能相關。

感染動態響應
在肝臟組織中,ToIKK和ToNF-κB在感染后12-24小時表達量激增,而ToIκB在6小時短暫峰值后急劇下降。這種時序差異揭示:ToIKK率先激活NF-κB通路啟動免疫防御,隨后ToIκB通過負反饋調節防止過度炎癥。

神經免疫關聯
研究特別關注了病原體對中樞神經系統的影響。腦組織中ToIKK/ToIκB的異常表達證實,無乳鏈球菌能破壞血腦屏障,這與帕特森團隊2012年發現的魚類神經炎癥機制相呼應。

結論與展望
該研究不僅繪制出金黃鯧NF-κB信號通路的免疫調控圖譜,更發現ToIκB的"緩沖閥"功能可避免炎癥過度激活。這些發現為開發靶向免疫調節劑提供了分子靶點,例如通過調控ToIKK活性增強早期免疫應答,或利用ToIκB類似物控制炎癥損傷。研究團隊特別指出,該成果對培育抗病品系具有指導價值——通過標記輔助選擇富集ToIKK高表達個體,可顯著提升群體抗病力。鑒于NF-κB通路在脊椎動物的保守性,這項研究也為其他經濟魚類的病害防控提供了可借鑒的分子范式。

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