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大连海洋大学学报  2023, Vol. 38 Issue (1): 86-94    DOI: 10.16535/j.cnki.dlhyxb.2022-083
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尼罗罗非鱼高迁移率族蛋白4(TOX4)基因克隆及其在细菌感染过程中的表达特征
江栢坚,张志强,巫祎琴,于劼豪,黄瑜*,简纪常
1.广东海洋大学 水产学院,广东省水产动物病害防控与健康养殖重点实验室,广东 湛江 524088; 2.广东省高等学校水产动物疾病控制重点实验室,南方海洋科学与工程广东省实验室,广东 湛江 524088
Cloning and expression of tox high mobility group box 4 (TOX4) gene in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) challenged with Streptococcus agalactiae infection
JIANG Baijian, ZHANG Zhiqiang, WU Yiqin, YU Jiehao, HUANG Yu*, JIAN Jichang
1. Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Animal Disease Control and Healthy Culture, College of Fisheries, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China; 2. Key Laboratory of Control for Disease of Aquatic Animals of Guangdong Higher Education Institutes, Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory, Zhanjiang 524088, China
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摘要 为了解析与胸腺细胞选择相关的高迁移率族蛋白4(tox high mobility group box family member 4,TOX4)在尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)响应无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)感染过程中的功能,利用聚合酶链式反应(PCR)克隆和鉴定尼罗罗非鱼TOX4基因(GenBank登录号:XP003458812)的开放阅读框(open reading frame,ORF)序列,对推导的TOX4氨基酸序列进行生物信息学分析,分析其亚细胞定位特征,以及在尼罗罗非鱼头肾淋巴细胞亚群的分布特征,并利用荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析TOX4基因在健康鱼各组织及响应无乳链球菌感染过程中的表达模式。结果表明:尼罗罗非鱼TOX4基因的ORF全长为2 004 bp,编码667个氨基酸,预测TOX4蛋白的相对分子质量为69 060,理论等电点为4.69,无信号肽序列及跨膜结构,具有一个HMG保守结构域;亚细胞定位结果显示,TOX4蛋白主要表达于细胞核中;多序列比对及系统进化分析均显示,尼罗罗非鱼与斑马拟丽鱼(Maylandia zebra) TOX4氨基酸序列的同源性最高;qRT-PCR分析显示,TOX4基因在健康尼罗罗非鱼各组织中均有表达,且在血液中表达量最高;单细胞转录组数据分析显示,TOX4基因主要在尼罗罗非鱼非特异性细胞毒性细胞(nonspecific cytotoxic cell, NCC)和巨噬细胞(macrophage,Mφ)中表达;经无乳链球菌感染后,尼罗罗非鱼脑、头肾、肠道和脾脏中TOX4基因的表达量显著上调,并在感染后12 h(脑、头肾、肠道)和48 h(脾脏)达到峰值。研究表明,TOX4可能参与尼罗罗非鱼响应细菌感染的免疫应答过程。
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江栢坚
张志强
巫祎琴
于劼豪
黄瑜
简纪常
关键词:  尼罗罗非鱼  胸腺细胞选择相关的高迁移率族蛋白4(TOX4)  无乳链球菌  表达模式    
Abstract: To elucidate the function of thymocyte selection-related tox high mobility group box family member 4 (TOX4) in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) with body weight of (100±10)g responding to Streptococcus agalactiae infection in this study, the open reading frame (ORF) of the TOX4 gene (GenBank accession number: XP003458812) was cloned and identified via polymerase chain reaction ( PCR). The characteristics of deduced Nile tilapia TOX4 amino acid sequence and subcellular localization were analyzed. Moreover, the distribution characteristics of TOX4 in subpopulations of Nile tilapia head kidney lymphocyte (HKL) were analyzed. Also, the tissue distribution and expression patterns were examined in the Nile tilapia injected with Streptococcus agalactiae intraperitoneally at a dose of 0.1 mL (1×107 CFU/mL) per fish by quantitative polymerase chain reaction (qRT-PCR) technology. The results showed that the Nile tilapia TOX4 ORF was 2 004 bp, encoding 667 amino acids peptides with relative molecular weight of 69 060 and theoretical isoelectric point of 4.69, without signal peptide sequence and transmembrane structure. Nile tilapia TOX4 protein had one HMG conserved domain and was mainly expressed in the nucleus. Multiple sequence alignment and phylogenetic analysis showed that amino acid sequence of Nile tilapia TOX4 shared the highest identities with Maylandia zebra TOX4. Nile tilapia TOX4 was expressed in all tissues of healthy Nile tilapia, with the maximal expression level in blood. Reanalysis of single-cell transcriptome data revealed that Nile tilapia TOX4 gene was mainly expressed in nonspecific cytotoxic cell and macrophages, and was significantly induced to express in the brain, head kidney, intestine and spleen after Streptococcus agalactiae infection, with the peak in brain, head kidney, intestine at 12 h and in spleen after infection at 48 h . The findings suggested that Nile tilapia TOX4 may be involved in the immune response of Nile tilapia to bacterial infection.
Key words:  Oreochromis niloticus    tox high mobility group box family member 4 (TOX4)     Streptococcus agalactiae    expression pattern
               出版日期:  2023-03-02      发布日期:  2023-03-02      期的出版日期:  2023-03-02
中图分类号:  S 917.4  
基金资助: 国家自然科学基金(32073006,32002426);湛江市非资助科技攻关计划项目(2020B01169)
引用本文:    
江栢坚, 张志强, 巫祎琴, 于劼豪, 黄瑜, 简纪常. 尼罗罗非鱼高迁移率族蛋白4(TOX4)基因克隆及其在细菌感染过程中的表达特征[J]. 大连海洋大学学报, 2023, 38(1): 86-94.
JIANG Baijian, ZHANG Zhiqiang, WU Yiqin, YU Jiehao, HUANG Yu, JIAN Jichang. Cloning and expression of tox high mobility group box 4 (TOX4) gene in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) challenged with Streptococcus agalactiae infection. Journal of Dalian Ocean University, 2023, 38(1): 86-94.
链接本文:  
https://xuebao.dlou.edu.cn/CN/10.16535/j.cnki.dlhyxb.2022-083  或          https://xuebao.dlou.edu.cn/CN/Y2023/V38/I1/86
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