鱼类白细胞介素研究进展

鱼类的白细胞介素研究进展丰培金(临沂师范学院农林科学学院,山东临沂276003)摘要近年来,鱼类白细胞介素研究获得重要进展,相继获得小斑点猫鲨IL-1基因和虹鳟II型IL-1受体基因,虹鳟、鲤鱼和海鲷IL-1β基因,牙鲆和鲤鱼的IL-2基因,牙鲆与虹鳟的IL-8基因和虹鳟的IL-13受体基因。

对上述基因的分子克隆与表达进行了综述。

关键词鱼;白细胞介素;基因;受体中图分类号Q343.1文献标识码 A 文章编号0517-6611(2006)17-4317-02R e c e n t R e s e a rc h P ro g re s s in th e Iin te r leu k in in F ishFENG P e i-jin(C o llege o f A g r icu ltu re an d F o re stry S cien ce,L in y i N orm a l U n ive rs ity,L in y i,S h andon g276004)A b s tra c t T rem en dou s p rog ress h a s been m ade in cy tok in e s c lon e an d sequ en ce fromfishi nrecen t yea rs,e specia lly in ter leu k in(IL).T h e com p le te cod-in g sequ en ce o f th e sm a ll spo tted ca tsh a rk IL-1g en e w a s presen ted.T ype II in te r leu k in1recep tor(IL-1R II)w as iso la ted fro ma ra in bowtrou t an d IL-1 be ta gen e i nth e ra i n bowtrou t,th e ca rp andth e g ilth ead se abreamw e re ob ta in ed.T h e f u ll len g th sequ en ce o f th e fla tfish an d th e ca rp o f IL-2w e re pre sen t-ed.T h e floun de r IL-8cD N A an d an IL-8h om o lo gu e o f th e ra inbowtrou t w ere iden tified.A pu ta tive IL13recep to r a2sequ en ce fromra i n bowtrou t w a s iso la t-ed an d ch a ra cte rized.T h e m o lecu le clon in g an d ch a racte r iza tion o f ILin fish w e re o ve rv iew ed inth e pape r.K e y w o rd s F ish;In te r leu k i n;G en e;R ecep to r白细胞介素(in ter leuk in,IL)又称白细胞间素,最初是指由白细胞产生又在白细胞间发挥作用的细胞因子。

当今所指IL是由活化的单核-巨噬细胞及淋巴细胞等产生的一类细胞因子,它作用于淋巴细胞、巨噬细胞或其他细胞,负责信号传递,联络白细胞群的相互作用。

在细胞的活化、增殖和分化中起调节作用。

IL与相应细胞进行结合,这种连续的IL 与细胞间相互作用,可以扩大和调节免疫应答。

目前在鱼类中已发现了几种白细胞介素及其受体的存在,并且利用分子生物学技术,已经克隆到部分细胞因子的基因。

笔者就这一方面的研究进展作一概述。

1白细胞介素1(IL-1)及其受体IL-1具有广泛的免疫调节作用,它能促进胸腺细胞、T细胞的活化和增殖;促进B细胞合成、分泌免疫球蛋白;增强N K细胞的杀伤活性及介导炎症反应等。

有关它的生物活性研究,当前多集中于炎症反应和免疫反应方面。

IL-1有2种形式即:IL-1α和IL-1β,目前,在鱼类中研究得较多的是鲤鱼和虹鳟的IL-1β。

1986年,S ig el等发现鲶鱼的外周血淋巴细胞能识别和响应人的IL-1,并从鲤鱼表皮细胞中得到在功能上与哺乳动物IL-1相似的物质。

随后,B eck等在被囊类动物中获得具有IL-1活性特征的物质。

V e rbu rg-v an K em enad e于1995年发现鲤鱼巨噬细胞和中性粒细胞产生促进T细胞增殖的IL-1类分子,其结构类似于哺乳动物IL-1,这是在鲤鱼免疫活性细胞中首次发现的IL-1信号蛋白;用w es t b lot检测针对IL-1的绵羊和兔的多克隆抗血清发现存在22和15kD a蛋白,同抗血清发生免疫沉淀的优势蛋白的分子量为15kD a。

1997年, W ey ts等建立的一个鲤鱼白细胞系与巨噬细胞具有形态和功能上的相同点,并可能作为IL-1的一个来源。

S tev e B ird等[1]在小斑点猫鲨获得了IL-1基因序列,其构成为:短的5′非翻译区(54bp)、1个903bp的开放阅读框(ORF)、1个379b p的3′非翻译区(U TR)、1个多聚A信号和8个m RN A非稳定基序。

推测的翻译物(含301个氨基酸)同鳟作者简介丰培金(1968-),男,山东临沂人,博士,副教授,从事鱼类的分子免疫学研究。

收稿日期2006-05-21IL-1具有31.7%的同源性,在推断的12个折叠内有最高的同源性。

它具有IL-1家族特性,但无明显的信号肽。

正如其他非哺乳动物IL-1序列,缺乏IL-1转化酶酶切位点。

LP S可体内诱导IL-1在脾和精巢表达,将脾细胞同LP S孵育5h导致转录水平升高7倍,其基因组结构由6个外显子和5个内含子组成,编码最大的蛋白质二级结构的外显子具有最高的同源性。

S ou th ern杂交提示猫鲨至少含有IL-1基因或IL-13′端序列相关基因2个拷贝。

小斑点猫鲨IL-1分子是在软骨鱼类首次克隆的细胞因子,证明以前报道的炎症细胞因子的存在。

Am a ia S an g ra dor-V ega s等[2]分离出II型IL-1受体(IL-1 R II)c DN A,其ORF编码441个氨基酸,它是首次报道的鱼类IL-1受体,其推测的氨基酸序列同人和小鼠IL-1R II具有29%和26%的同源性,虹鳟IL-1受体存在一个由24个氨基酸构成的结构域,具有同哺乳动物II型受体相类似的结构。

这些结果提示II型受体也存在于低等脊椎动物,产生I型和II型受体的祖先基因的复制发生于哺乳动物出现以前。

鲤鱼IL-1β具有免疫佐剂的作用[3]。

P e leg rin等[4]从海鲷中分离到IL-1β基因,该基因由5个外显子和4个内含子构成;其完全的编码序列含1个102bp的5′U TR,其开放阅读框含762个bp,可编码1个由253个氨基酸构成的蛋白;其3′U TR含407个bp;海鲷的核苷酸与氨基酸序列同鳟IL-1β序列分别有61.7%和53%的同源性;通过RT-PCR可检测到IL-1βm RN A在非感染鱼和鳗弧菌感染鱼的头肾、血液、脾、肝、鳃及腹膜渗透物中;更为重要的是IL-1β可在纯化的单层巨噬细胞高度表达,并且LPS和巨噬细胞活化因子可促进其表达上调。

最近,F u jik i等利用抑制扣除杂交法(S SH),从鲤鱼筛选到与哺乳动物IL-1β同源的c DN A全序列,编码由276个氨基酸构成的多肽,它与IgE F c受体γ亚单位和淀粉样A蛋白具有高亲和性,它与哺乳类成熟的IL-1β的氨基酸序列同源性为21.8%～24.7%[5]。

H ong等[6]对虹鳟重组IL-1β的产生和生物学特性进行了研究,并将虹鳟预测的成熟IL-1β多肽作为重组蛋白在大肠杆菌上进行了表达。

在虹鳟中,Zou等根据已知的哺乳类IL-1β基因序列,利用PC R进行同源克隆,获得虹鳟的IL-1β基因。

哺乳类IL-1β基因由7个外显子组成,安徽农业科学,J ou rn a l o f A n hu i A g r i.S c i.2006,34(17):4317-4318,4320责任编辑孙红忠责任校对孙红忠虹鳟的IL-1β基因在5′端少了1个外显子,只有6个外显子,并且内含子的长度明显减小,整个基因大小只有哺乳类的一半。

虹鳟的外显子5与哺乳动物的外显子6同源性最高,达60%。

R T-PC R分析发现,虹蹲IL-1β基因在转录后除了正常剪接外,存在2种不完全的剪接方式[7]。

最近他们又发现,虹鳟IL-1β基因包括97bp5′U TR,466bp3′U TR,其中有与炎症反应相关的7个A TT T A基序,其ORF为780bp,编码分子量为29kD a,由260个氨基酸构成多肽,它有3个糖基化位点,与哺乳动物和鲤鱼IL-1β有49%～56%和57%的同源性。

虹鳟IL-1β中没有发现白介素转换酶作用位点,推测其前体分子是在第95位的丙氨酸处切开而形成成熟肽的[8]。

P legu ezue los等[9]从虹鳟中分离到第2个IL-1β(IL-1β2)基因全序列,它同IL-1β1一样有6个外显子和5个内含子,只是在其内含子/外显子的大小上存在小的差异;在内含子3IL-1β1比IL-1β2少334bp;被IL-1β2基因编码的转录本的5′U TR 有121bp,其OR F由762bp构成;其3′U TR含518bp,它含有3个不稳定的A TT T A基序及1个由11bp构成的po ly(A)位点;推断的IL-1β2基因编码254个氨基酸,同IL-1β1具有82%相似性,同鲤鱼和人IL-1β分别具有45%和40%的类似性;比较虹鳟这2种IL-1β基因(1和2)可揭示:IL-1β2基因在外显子3有9个碱基的缺失,在外显子4的5′端有一个改变的剪切位点(可解释9bp的剪切);无白介素转换酶作用位点,同其他物种氨基酸序列的对比显示在A rg89和A la90间可能存在酶切位点,从而产生含165个氨基酸的成熟肽。

从基因水平上看,鱼类IL-1β与哺乳类IL-1β的最大差别在于前者并不存在明确的白介素转换酶作用位点,因而,鱼类IL-1β前体是否已具有生物活性,成熟肽的形成是否涉及另一种酶的作用仍有待研究[10]。

2白细胞介素-2(I L-2)IL-2是由Th细胞、胸腺细胞和大颗粒淋巴细胞(LG L)在抗原或促有丝分裂原刺激下所分泌的一种淋巴因子,它在体内促进T c细胞分化成熟和扩增生长,也能支持Th细胞生长,对胸腺细胞有弱的致有丝分裂作用,增强N K细胞活性,引起B细胞增殖和活化巨噬细胞。