解析中国大鲵免疫球蛋白奥秘：探索免疫进化与疾病防治新路径

中国大鲵因缺乏免疫球蛋白研究，种群易受病原体侵害。研究人员运用 RACE 技术和 PE300 测序构建 DNA 库，探究免疫球蛋白基因表达多样性。结果发现 Igλ 和 Igσ，明确其基因结构和表达多样性。该研究丰富大鲵免疫遗传图谱，助力理解四足动物免疫球蛋白进化。

　　在生物进化的长河中，两栖动物作为从水生到陆生的关键过渡环节，一直是科学家们研究的重点对象。中国大鲵，这一中国特有的珍稀两栖动物，不仅体型巨大，而且在进化上有着独特的地位，它早在中侏罗世之前就与其他蝾螈物种分化开来 。然而，长期以来，中国大鲵的免疫系统却如同神秘的 “黑匣子”，尤其是在免疫球蛋白方面的研究严重不足。这一现状使得大鲵在面对病原体入侵时显得格外脆弱，其种群数量也因此急剧下降。比如，蛙病毒（Ranavirus）和大鲵蛙病毒（ADRV）等病原体对大鲵的生存构成了巨大威胁，但现有的针对大鲵免疫反应的研究，大多集中在先天免疫方面，如对肽聚糖、蛋白酶、溶菌酶、凝集素和干扰素等的研究，这些研究无法有效抵御病原体带来的伤害 。而在适应性免疫领域，特别是关于免疫球蛋白的研究，与对墨西哥钝口螈（Ambystoma mexicanum）和非洲爪蟾（Xenopus laevis）的研究相比，少之又少。此前，仅有 Zhu 等人利用表达序列标签（ESTs）数据集证实了中国大鲵体内存在 IgM、IgD 和 IgY，但对于免疫球蛋白轻链的特征以及免疫球蛋白连接和重组机制的多样性等方面的报道极为匮乏。因此，深入探究中国大鲵的免疫球蛋白，对于揭示其免疫机制、保护这一珍稀物种以及理解四足动物免疫球蛋白的进化历程都具有至关重要的意义。

为了解开中国大鲵免疫球蛋白的谜团，西北农林科技大学的研究人员展开了一项深入研究。研究成果发表在《Developmental 》上。研究人员整合了中国大鲵公开的 ESTs 数据和墨西哥钝口螈的基因组数据，运用了快速扩增 cDNA 末端（Rapid Amplification of cDNA Ends，RACE）技术以及高通量测序中的配对末端 300bp 读长（PE300）测序技术，构建 DNA 文库，以此来深入探究中国大鲵免疫球蛋白基因表达的多样性，并识别免疫球蛋白轻链的结构特征。

在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是 RACE 技术，该技术能够快速扩增 cDNA 的末端，从而获取特定基因的完整编码序列；二是 PE300 测序技术，其可以对构建的 DNA 文库进行高通量测序，为研究提供海量的数据支持；样本则来自西北农林科技大学特种动物健康养殖创新团队提供的处于相同生长阶段的中国大鲵 。

下面来详细看看研究结果：

1. Ig_LC结构：研究人员通过对脾脏 cDNA 进行 5′ RACE 和 3′ RACE 扩增，得到两个 329bp 的 DNA 产物并测序。这两个序列位于反义链上，编码区以 TAA 终止密码子结尾，后面跟着典型的 poly A 尾结构 。并且，这两个序列与非洲爪蟾的 Ig_LC有较高的相似性（核苷酸同一性达 81.48%） 。
2. 免疫球蛋白轻链类型：研究发现中国大鲵的免疫球蛋白轻链存在 Igλ 和 Igσ 两种类型 。与其他脊椎动物类似，其免疫球蛋白轻链由可变（V）区和恒定（C）区组成，通过重组激活基因（RAG）介导的 V-J（joining）重组连接 。这一典型的基因组织形式使得大鲵能够通过多个 V 和 J 基因片段的重排产生组合多样性。其中，Ig_LC具有 FPPS 和 FYP 基序，与哺乳动物的 Ig_LC序列以及扬子鳄（Alligator sinensis）的 Ig_LC相似度高；而 Ig_SC具有 SSYL 结构，与鱼类和两栖动物（尤其是墨西哥钝口螈）的 Ig_SC序列同源性强 。此外，Ig_LV和 Ig_SV序列在框架区 3（FR3）的最后五个残基处呈现 YYCXX 折叠，FR3 是 V 区中锚定抗原结合互补决定区的关键框架区域 。值得注意的是，Igλ 中的 FPPS/FYP 基序和 Igσ 中的 SSYL 基序在进化上与其他脊椎动物保持一致的保守模式 。
3. 基因表达多样性：研究人员还对中国大鲵免疫球蛋白的基因表达多样性进行了深入分析 。发现 Ig^H由 7 个 Ig^HV、7 个 Ig^HD和 6 个 Ig^HJ亚组组成；Igλ 由 10 个 Ig^LV和 7 个 Ig^LJ亚组组成；Igσ 由 5 个 Ig^SV和 7 个 Ig^SJ亚组组成 。在 Ig^H中，优势组合为 Ig^HV4-Ig^HD3-Ig^HJ4和 Ig^HV4-Ig^HD2-Ig^HJ4；Igλ 中 Ig^LV8、Ig^LV3、Ig^LJ7和 Ig^LJ3的使用频率较高；Igσ 则主要以 Ig^SV3-Ig^SJ3为特征 。另外，互补决定区 3（CDR3）区域对半胱氨酸（Cys）的利用率极低，这表明基因转换在大鲵的免疫适应过程中发挥着重要作用 。

从研究结论和讨论部分可以看出，这项研究具有重大意义。它首次全面地揭示了中国大鲵免疫球蛋白的组成、轻链结构以及基因表达多样性，丰富了中国大鲵的免疫遗传图谱。这不仅有助于深入了解中国大鲵的免疫系统，为开发针对大鲵疾病的治疗方法提供了理论基础，而且对于探究四足动物免疫球蛋白的进化历程也具有重要的参考价值。研究人员通过运用先进的技术手段，成功地突破了以往研究的局限，为后续的相关研究开辟了新的方向。未来，有望基于这些研究成果，进一步深入研究大鲵的免疫机制，开发出更有效的疾病防控策略，保护这一珍稀物种，同时也为其他生物的免疫研究提供更多的思路和借鉴。