不同斑马鱼干扰素基因的诱导表达及比较研究

哺乳类细胞受病毒感染后首先产生早期表达的干扰素，产生的干扰素再诱导晚期干扰素的表达。早期和晚期干扰素的诱导分别受到转录因子IRF3或IRF7的直接调控。我们在前期研究中发现，鲫IRF3/7能诱导鲫干扰素基因的表达，且鲫干扰素能诱导自身表达。然而，大多数鱼类存在多拷贝的干扰素基因，进化上与哺乳类干扰素不存在直向同源关系，它们的诱导表达调控是否有差异还不清楚。斑马鱼基因组有4个干扰素基因。本项目将比较研究4个斑马鱼干扰素基因在体内和体外受病毒等诱导剂的诱导表达；研究不同干扰素基因受IRF3/7诱导表达的差异；研究斑马鱼干扰素基因间的相互诱导表达以及其间IRF3/7可能的调控作用。本项目的研究结果不仅可以阐明斑马鱼4个干扰素基因的诱导表达异同，而且可以回答这4个干扰素基因是否在表达调控上出现了与哺乳类相似的分化。同时，本项目的研究结果也有助于深入理解脊椎动物干扰素基因的进化。

哺乳类I型IFN可以分为IFNalpha/beta。当细胞受病毒感染后首先产生早期表达干扰素如IFNbeta，产生IFNbeta再诱导晚期干扰素如大部分IFNalpha的表达。早期和晚期干扰素的诱导分别受到转录因子IRF3或IRF7的调控。鱼类IFN可以分为两个类群，但从进化上鱼类IFN与哺乳类IFN不存在一一对应的进化关系，且不同鱼类种类的IFN数量也不同。因此，研究鱼类IFN的诱导表达的分子机制具有重要意义。斑马鱼有4个干扰素基因，其中IFN1和IFN3分别属于鱼类不同IFN类群，可以作为代表基因用于本项目研究。.本项目的结果显示：斑马鱼四种IFN基因在斑马鱼培养细胞ZFL和ZF4中都有微弱的组成型表达。当细胞受到SVCV感染或者poly(I:C)处理时，表达显著增强。而且在相同情况下，斑马鱼IRF1、IRF3、IRF7也能显著诱导表达。组织表达分析同样发现，在正常和SVCV感染的组织中，斑马鱼IFN1/3与IRF1/3/7具有相似的表达模式及组织表达分布，表明IRF与IFN二者之间具有功能关联性。斑马鱼IFN1和IFN3启动子序列具有IRF-E/ISRE基序。Pulldown实验证实斑马鱼IRF1、IRF3、IRF7能与斑马鱼IFN1和IFN3启动子上的IRF-E/ISRE基序差异结合。荧光素酶活性检测系统表明，斑马鱼IRF3和IRF7通过RLR介导的信号通路诱导IFN1和IFN3基因的表达，进一步研究揭示IFN1主要由IRF3调控，而IFN3主要由IRF7调控。与斑马鱼IRF3和IRF7不同的是，斑马鱼IRF1可能通过TLR-MyD88途径差异诱导IFN1和IFN3的表达，而且这种差异调控与其N端的DBD结构域中的四个保守氨基酸直接相关。Pulldown结果还表明，斑马鱼IRF3能招募IRF1和IRF7与IFN1/3启动子结合，而IRF7可以促进IRF1与IFN3启动子的结合。这种结合可能决定了斑马鱼IRF1、IRF3、IRF7对IFN1和IFN3基因表达的协同激活或抑制。此外，斑马鱼IFN1能受到自身或其他IFN基因的直接诱导，其中机制是：鱼类IFN通过Jak-Stat信号通路产生的转录因子复合物ISGF3来调控自身或其他鱼类IFN的表达。本研究结果表明鱼类和哺乳类在长期进化过程中通过趋同进化规律独立形成了相似的干扰素反应调控机制网络。