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太平洋白虾对AHPND的转录组学分析

费利佩·阿森西西奥(Felipe Ascencio)博士

结果表明肝胰腺代谢与免疫系统之间密切的相互作用

转录组学分析
研究结果表明,肝胰腺代谢与免疫系统密切相互作用。 南美白对虾,表明这两个系统对一个 副溶血弧菌 感染。费尔南多·韦尔塔摄。

影响虾类养殖的主要细菌感染之一是急性肝胰腺坏死病(AHPND),以前称为早期死亡率综合症(EMS),在受影响的虾塘中造成90%至100%的死亡率。被AHPND感染的第一位也是最重要的虾器官是肝胰腺,它是一个重要的消化腺,参与控制系统性代谢,营养物质的消化和储存,并且在感染过程中会影响其多种生理和免疫功能。

AHPND的病原体是细菌 弧菌,带有 副溶血弧菌 是主要的传染媒介。该细菌包含一个质粒(双色球中奖概率中的一个小的染色体外DNA分子,与染色体DNA物理分离,并且可以独立复制),其参与致死性毒素的产生,该毒素会破坏和破坏虾肝胰腺。

尽管已经开发了几种分子工具和组织病理学检测方法,并且目前可用于检测AHPND,但对于生物体中AHPND引起的生理和生化改变仍知之甚少。

差异表达的microRNA [miRNA是小的RNA分子(在各种生物学角色中,包括基因的调控和表达所必需的核酸分子),它们是太平洋白虾的发育,双色球中奖概率增殖,分化和双色球中奖概率周期的关键调控因子(凡纳滨对虾)在未感染对虾中 副溶血弧菌 提示miRNA在AHPND期间调节几种免疫过程。

已有大量研究了解AHPND的生物学特性和控制方法,但迄今为止,尚未发表有关AHPND的转录概况(可一次测量数千种基因的表达,以创建双色球中奖概率功能的整体图谱)。 南美白对虾 具有AHPND的肝胰腺模拟自然感染过程。

本文–摘自 原始出版物 –研究了转录mRNA的应答 南美白对虾 AHPND感染期间的肝胰腺,以更好地了解AHPND虾的发病机理,并找到新的基因组学(跨学科生物学领域,重点研究基因组的结构,功能,进化,作图和编辑)方法来解决这一水产养殖问题。

研究设置

健康 南美白对虾 (12.26±0.022克)保持在25摄氏度,充满过滤水(1μm)和充气海水,盐度为35 PSU的1000升水箱中。将虾适应环境,每天用商业饲料喂饱饱。 副溶血弧菌 从墨西哥锡那罗亚州Guasave农场的垂死虾中分离并鉴定了其特征。

在细菌攻击之前,在显微镜下检查实验虾以确定蜕皮阶段。将处于蜕皮期的动物在连续通风下置于28摄氏度,盐度为35 ppt的20升塑料罐中,并使其适应环境三天。总共设置了18个水箱(9个对照箱和9个实验箱),每个水箱10只虾。使用每箱660 CFU(菌落形成单位)/ mL的细菌浓度进行实验感染,并将其暴露于细菌至少72小时。

细菌暴露后,对照组和治疗组在感染后0小时(感染前),感染后3、6、12、24和48小时(hpi)收集肝胰腺样本。样品应妥善保存和冷冻以进行测试和分析。

有关实验设计和所用动物的详细信息;生物材料组织病理学和进行的其他各种检查,请参见原始出版物。

结果与讨论

在这项研究中,我们鉴定了许多差异表达的转录本,即DET,[转录是将DNA片段(带有遗传指令的分子)复制到RNA(在编码,解码,调控中具有多种生物学作用的分子的过程)。和基因表达)],并开始了解AHPND期间发生的分子途径。

我们感染了少年 南美白对虾 AHPND阳性 副溶血弧菌 通过浸泡。在第12、24、48和72 hpi的组织病理学结果之后,在AHPND感染的组织中观察到了肝胰腺病变的顺序发展。我们的组织病理学结果与以前的报道相吻合,从48 h开始,坏死(非程序性双色球中奖概率死亡),上皮双色球中奖概率脱落,萎缩和大量血双色球中奖概率(参与无脊椎动物免疫系统的双色球中奖概率)的浸润迹象更加明显。

在我们的差异表达分析中,在感染和未感染的对照组之间共检测到915个转录本。上调基因的数量[双色球中奖概率响应外部刺激而增加双色球中奖概率成分,例如RNA或蛋白质的数量的过程]比下调基因[相对于上调基因的过程相反](473)。上调](442),可能是由于生物学改变和某些双色球中奖概率功能的抑制所致 副溶血弧菌 感染。

南美白对虾 先天性免疫系统包含双色球中奖概率和其他成分,它们在感染过程中可以单独和协同作用来保护生物体的完整性。对虾免疫反应的激活取决于多种机制,包括抗氧化系统,血淋巴(类似于节肢动物血液的流体-具有外部骨架的无脊椎动物),伤口修复和某些蛋白质。

在正常的有氧代谢过程中,所有活生物体都会产生活性氧(ROS)。诸如pH值,温度,缺氧和微生物感染之类的应激条件可能会短缺氧气并增加ROS,从而导致双色球中奖概率内的氧化应激。 ROS水平升高会引起大分子破坏,进而影响膜和酶的结构以及核酸的完整性。稳定ROS水平升高的内源性双色球中奖概率防御机制包括抗氧化剂分子和酶。我们的结果显示442个上调的转录本分为不同类别,包括氧化还原过程,生物过程(BP)和分子功能的氧化还原酶活性(MF)。

血蓝蛋白是一种节肢动物和软体动物的血淋巴中存在的丰富蛋白质,其主要功能是转运和储存分子氧,以及其他多种生理功能,例如蛋白质储存,渗透压调节,蜕皮循环等。我们的研究结果表明,有两种亚型(来自单个基因或基因家族的非常相似的蛋白质) 南美白对虾 血色素(LvHCY)存在于上调和下调的转录本中;此外,与对照组相比,在24 hpi后LvHCY的表达明显增加。和其他作者报道了血蓝蛋白的毒素中和活性 副溶血弧菌 感染。

在最初的免疫反应中,虾必须与病原体抗争或在组织凝结时防止血淋巴损失。我们的结果表明 南美白对虾 血淋巴蛋白(LvCLO)在3 hpi时显着增加。和其他有关黑虎虾的研究(斑节对虾)在胃部感染引起的凝血相关基因上调 副溶血弧菌。这些发现表明,凝血系统的激活是细菌感染过程中的基本步骤。

血小板反应蛋白(THBS)是双色球中奖概率外钙结合蛋白的一个家族,在脊椎动物中参与了几个生理过程。然而,关于无脊椎动物中THBS的功能了解甚少。在对虾中,有人提出THBS是抵抗微生物感染的防御反应的一部分,我们的结果表明它们可能参与了AHPND的防御机制。

参与产生葡萄糖的主要酶之一是磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(PEPCK),该酶在低氧条件下有助于保持双色球中奖概率内葡萄糖的稳定。 弧菌 感染可减少发病机理中的氧气吸收并引起缺氧(缺氧)。双色球中奖概率缺氧会改变代谢途径,导致缺氧反应。

为了防止由于低氧水平而造成的进一步损害,双色球中奖概率可以通过一组称为氧调节蛋白的蛋白质来保护自己。我们的数据表明,低氧基因 南美白对虾在受感染的虾组中,LvHYO在第6和24小时被上调。缺氧基因在细菌发病机制中的过度表达与AHPND早期阶段细菌载量的增加有关,并引起肝胰腺败血病(细菌引起的血液中毒),这可能是由于双色球中奖概率中AHPND毒素水平高所致。

一些研究已经研究了使用不同虾种或病原体的虾中病原体-宿主反应。但是,很少有研究在转录组(一个双色球中奖概率或一组双色球中奖概率中的所有RNA分子)水平上研究虾的免疫应答。除了鉴定参与宿主免疫应答的基因外,我们还寻找了参与代谢途径的基因。细菌感染倾向于通过体内稳态破坏来改变其宿主代谢。

根据我们的分析,我们确定了一组新的几个差异表达的代谢基因,以前没有一个据报道在病原体感染期间差异表达。确定这些基因在代谢反应期间的功能将提供对代谢和免疫系统如何相互作用以及如何作用于特定病原体的更深入的了解。

观点

我们建立了一个新颖的转录组 南美白对虾 肝胰腺感染 副溶血弧菌 (AHPND)在24小时内发现总共915个差异表达的转录本,其中442个上调和473个下调。

我们的研究结果还表明,肝胰脏新陈代谢与免疫系统之间存在密切的相互作用,这表明这两个系统共同对肝癌双色球中奖概率产生反应。 副溶血弧菌 感染。

由于在AHPND期间虾的代谢和免疫调节如何起作用,还需要进一步研究,因为这种知识可以作为设计治疗策略的基础。


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