斑马鱼nr4a1在嗜水气单胞菌感染引起的炎症反应中的作用

摘要

为深入探究鱼类抵抗细菌性炎症的调控机制，通过生物信息学方法分析斑马鱼（Danio rerio） nr4a1基因的结构特征，并利用CRISPR-Cas9基因编辑技术构建nr4a1^-/-斑马鱼模型。进一步结合实时荧光定量PCR（qPCR）、组织细菌负载检测及病理学分析等方法，系统评估在嗜水气单胞菌感染条件下，nr4a1^-/-斑马鱼及nr4a1过表达斑马鱼ZF4细胞系中该基因的表达动态、炎症因子水平、细菌清除能力及组织病理变化，以阐明nr4a1基因在嗜水气单胞菌感染引起的斑马鱼肝脏炎症反应中的作用及其机制。结果显示，斑马鱼nr4a1基因序列高度保守，其开放阅读框编码1条由574个氨基酸组成的多肽，预测蛋白质等电点为5.79，相对分子质量为63.04，在鱼体多个组织中广泛表达。nr4a1^-/-斑马鱼在第2个外显子处发生7 bp缺失，导致翻译提前终止，使编码蛋白从574个氨基酸截短至297个氨基酸。嗜水气单胞菌感染后，斑马鱼肝组织中nr4a1基因的表达呈现先下降后回升的趋势。与野生型相比，nr4a1^-/-斑马鱼存活率降低，肝脏组织载菌量显著上升，且肝脏组织病理损伤更为严重。qPCR分析表明，nr4a1^-/-斑马鱼中il‑1β、tnf‑α、nf‑κB以及il‑22等炎症因子的表达水平均显著高于野生型。而在斑马鱼ZF4细胞系中过表达nr4a1，则可显著抑制嗜水气单胞菌感染所诱导的炎症因子表达升高。以上结果表明nr4a1可以作为负性调节因子抑制促炎因子的表达，从而在嗜水气单胞菌感染引起的斑马鱼免疫炎症反应中发挥重要的保护作用。

关键词

斑马鱼 / 嗜水气单胞菌 / nr4a1 / 炎症反应 / 基因敲除