凡纳滨对虾DJ-1的抗氧化应激功能及其调控机制

DJ-1 is a multi-functional protein that plays roles in anti-oxidative stress and transcriptional regulation. In our previous studies, the DJ-1 gene in Litopenaeus vannamei (LvDJ-1) has been identified and characterized. A recombinant protein LvDJ-1 was also produced in Pichia pastoris. The purpose of this project is to investigate the biological function and regulation mechanisms of DJ-1 under various oxidative stress conditions and determine the oxidative stress-induced signal transduction pathways involved in DJ-1 of L.vannamei. Firstly, in order to further support the importance of DJ-1 in managing oxidative stress, we will test the expression of DJ-1 and antioxidases under various stress conditions by RT-PCR and Western blot analysis. On the basis, we choose the stress group which have the most obvious change of DJ-1 regulation and investigate the degree of oxidative stress in shrimps with knocked down LvDJ-1 using dsRNA-mediated gene silencing in vivo. Secondly, we compare the transcriptome changes between the groups of shrimps with knocked down LvDJ-1 and the control. Among different molecules relevant to pathway that DJ-1 response to oxidative stress, we describe both the upstream regulators of the signaling pathway(s) that activates DJ-1 and the downstream effectors of DJ-1. These investigations of principal component molecules will promote researching on DJ-1 related signal transduction pathway involved in antioxidative stress.

DJ-1是一种具有抗氧化应激和转录调节活性的多功能蛋白。在我们的前期工作中，已克隆得到凡纳滨对虾DJ-1基因，并在毕赤酵母真核表达系统中进行了重组表达。为了进一步研究凡纳滨对虾DJ-1抗氧化应激的功能及其调控机制，项目组计划首先检测DJ-1基因和蛋白在不同内外因子引发的氧化应激环境下的表达情况，以及与血细胞相关抗氧化指标、不同抗氧化酶类之间的相关性，初步对DJ-1抗氧化应激的功能进行鉴定；在此基础上，选择DJ-1变化最明显的氧化应激条件进行RNA干扰，评价沉默DJ-1后对虾的抗氧化应激损伤的能力是否减弱。其次比较RNA干扰DJ-1前后的对虾转录组，寻找与DJ-1存在调控作用的基因及其参与的生物学功能和通路。上述研究可能在凡纳滨对虾体内确认一条DJ-1参与调控氧化应激的信号通路，阐明该通路的调控网络和对关键基因DJ-1的转录调控机制，也将为养殖对虾氧化应激的早期检测和预防提供一定的理论依据。

DJ-1是一种具有抗氧化应激和转录调节活性的多功能蛋白。为了深入研究凡纳滨对虾DJ-1抗氧化应激的功能及其调控机制，项目组首先检测了DJ-1基因在不同内外因子引发的氧化应激环境下的表达情况，以及与血细胞相关抗氧化指标、不同抗氧化酶类之间的相关性。在此基础上，通过RNA干扰抑制DJ-1 基因的表达，分别选择溶藻弧菌应激实验和镉应激实验，评价沉默DJ-1后对虾的抗氧化应激损伤的能力是否减弱。实验表明，DJ-1是凡纳滨对虾氧化应激过程中的关键桥梁分子，在氧化应激状态下，ROS 含量显著升高，DJ-1表达量随之显著升高，调动对虾体内抗氧化系统中相关酶类转录水平的升高，增强对虾机体的抗氧化能力，从而清除过多ROS，降低机体的脂质过氧化程度，使得一部分对虾逐渐向正常水平（稳态）恢复。其次，项目组通过查阅相关资料和分析比较RNA干扰DJ-1前后的对虾转录组，筛选、确定并先后研究了与DJ-1之间存在调控作用的基因（PTEN、PI3K、p53、KLHL1和CNC-X1）及其相关信号通路，表明凡纳滨对虾DJ-1基因可能通过整合PTEN-PI3K-AKT、KLHL1-CNC和p53等信号通路，调控氧自由基的产生、抗氧化酶的活性、DNA的损伤修复及细胞的凋亡，从而增强对虾的抗氧化应激能力。项目的完成为阐明凡纳滨对虾DJ-1基因调控氧化应激的免疫应答分子机制提供了重要数据。