鸭抗菌肽dCATH基因的表达调控及其信号转导机制

As an important component of the animal immune system, antimicrobial peptides (AMPs) exhibit a diverse range of biological effects, and participate in animal innate and adaptive immune responses. We have identified a novel AMP named as dCATH of Cathelicidins family from duck. The peptide displays broad-spectrum activity against microorganisms.The following research contents are to be further investigated in this project: the histological and cellular expression localization, the time-dependent expression of dCATH gene in vivo, and the expression distribution law of dCATH and its relationships with the immune defensive function of organs and tissues, and developmental stages of duck; the regulating effect of different nutrients and active substances on the dCATH expression, screening of nutrients and active substances with regulating effect on the dCATH expression, exploration of the technical index and feasibility of dCATH expression regulation by feeding nutrients; comprehensive research on the molecular mechanism of dCATH expression regulation embarking from the typical promoter sequences, key signal molecules and signal pathways. The project has the important theoretical and practical significance for elucidating the basis of molecular biology of AMPs expression regulation at molecular level, and promoting development and application of AMPs as novel antibacterial agents and animal healthy breeding.

抗菌肽作为动物体免疫系统的重要组成部分，具有多种生物学功能，参与了动物体先天与获得性免疫应答。本课题组在鸭体内发现了一种新的Cathelicidins家族抗菌肽dCATH，具有明显的抑菌活性。本项目对dCATH基因在体内表达的组织学与细胞学定位及时序性进行研究，进一步明确dCATH的表达分布规律及其与动物组织器官及发育阶段的免疫防御功能的关系；同时研究不同营养活性物质对dCATH表达的调控作用，筛选具有dCATH表达调控作用的营养活性物质，探讨通过营养手段调控dCATH表达的技术指标与可行性；从启动子特征序列、关键信号分子与信号通路入手，全面深入研究探讨dCATH表达调控的信号通路网络系统。研究对进一步在分子水平上阐明抗菌肽表达调控的生物学基础理论、推动抗菌肽作为新型抗菌制剂的开发应用和促进动物健康养殖具有的重要理论与实践意义。

抗菌肽作为动物体免疫系统的重要组成部分，在动物先天和获得性免疫功能中起到重要作用。近年来，抗菌肽已成为多个学科的研究热点。但关于禽Cathelicidins的研究报道较少，而其基因的表达调控更有很多不清楚之处。本项目以鸭抗菌肽dCATH为研究对象，研究了dCATH基因在鸭体内组织中的表达分布特性及其时序性，探讨dCATH在鸭体液免疫及特定生理或发育阶段的免疫功能中的作用。利用组学技术、借助信号转导分子抑制剂与激活剂、siRNA等技术探寻dCATH表达调控过程中涉及的关键信号分子及信号通路，阐明dCATH基因表达的信号转导分子机制及信号通路网络系统，进一步完善Cathelicidins抗菌肽基因表达的生物学理论。同时评价与筛选对其表达具有调控作用的营养活性物质，结合动物饲养试验探讨人为定向调控dCATH表达的技术手段及可行性。研究结果如下：（1）利用细胞融合技术制备了特异性好、效价高的dCATH单克隆抗体；（2）首次测定了鸭组织中dCATH的肽含量，其浓度为88～128ng/g；（3）dCATH基因的mRNA表达具有明显的组织特异性和年龄依赖性，骨髓是表达dCATH基因最主要的组织；（4）体外试验研究发现白藜芦醇对dCATH基因的表达具有显著的促进作用，调控其基因表达的信号通路为p53—MDM2—EGR1—NF-κB；（5）筛选出白藜芦醇和姜黄素对鸭异嗜性粒细胞中dCATH基因表达具有显著的促进作用，日粮中添加白藜芦醇（300mg/kg、400mg/kg、500mg/kg）可以显著促进绿头鸭血液和肝脏中dCATH基因的表达，体内试验也进一步明确了白藜芦醇调控dCATH基因表达的关键信号通路为p53信号通路。研究结果丰富了对鸭甚至禽类动物体免疫系统的认识，初步明确了饲喂营养活性物质调控鸭抗菌肽dCATH表达的可行性，丰富了动物生理学与免疫学的内容，也为畜禽抗病营养提供了新的思路，对解决日益严重的菌株耐药问题及疫病防治、发展绿色畜牧业具有重要的生产实践指导意义。