日本无针乌贼谷氧还蛋白3（SjGrx3）的分子特性及其在抗氧化与先天免疫防御中的功能解析

本研究发现并系统表征了头足类动物日本无针乌贼（Sepiella japonica）中的谷氧还蛋白3（SjGrx3）。该蛋白具有典型的Trx及双Grx结构域，含保守CGFS活性位点，在多种组织中广泛表达，尤其在哈维氏弧菌感染后显著上调。功能实验证实SjGrx3可定位于细胞核与细胞质，有效清除H2O2诱导的活性氧（ROS），增强细胞抗氧化能力，提示其在氧化应激调控和先天免疫中具有关键作用。

　　

Highlight

谷氧还蛋白（Grxs）作为巯基-二硫键氧化还原酶，在维持细胞氧化还原稳态及调控免疫与应激反应中发挥关键作用。本研究首次从日本无针乌贼（S. japonica）中成功克隆得到Grx3的cDNA序列，全长981 bp，编码326个氨基酸，预测分子量为36.47 kDa。该分子量与脊椎动物如小鼠（41.7 kDa）、猪（40.3 kDa）、人（37.4 kDa）和斑马鱼（36.3 kDa）中的Grx3同源物高度接近。预测的SjGrx3蛋白包含一个N端硫氧还蛋白（Trx）结构域和两个C端Grx结构域，每个结构域均具有保守的CGFS活性位点基序（位于残基150–153和262–265），这一结构特征与已报道的其他物种Grx3高度一致。

Discussion

谷氧还蛋白（Grxs）是一类参与维持细胞氧化还原稳态、调控免疫与应激反应的巯基-二硫键氧化还原酶。本研究从日本无针乌贼中获得了长度为981 bp的Grx3 cDNA序列，其编码326个氨基酸，预测分子量为36.47 kDa。该分子大小与脊椎动物（如小鼠、猪、人、斑马鱼）中已鉴定的Grx3同源物高度一致。预测的SjGrx3蛋白包含一个N端Trx结构域和两个C端Grx结构域，每个Grx结构域均包含保守的C-G-F-S活性位点基序（分别位于第150–153和262–265位残基），这一结构特征与其他物种中已报道的Grx3高度相似。

Conclusion

总而言之，本研究首次对日本无针乌贼（S. japonica）中的谷氧还蛋白3基因（SjGrx3）进行了全面鉴定。生物信息学分析显示，SjGrx3编码一个保守的单巯基谷氧还蛋白，包含一个硫氧还蛋白结构域和两个谷氧还蛋白结构域，并具有标志性的CGFS活性位点。系统发育和基序分析进一步表明，SjGrx3与其他软体动物（尤其是头足类）的Grx3同源物具有密切的进化关系。SjGrx3在所有检测的组织中均有表达，其中皮肤和肾脏表达量最高，鳃、肠道和肝脏中呈中等表达。在自然感染哈维氏弧菌的个体中，皮肤、鳃、肝脏、白体和脑中的SjGrx3转录水平显著上升，表明其可能参与先天免疫应答。共聚焦显微镜观察显示，SjGrx3定位于细胞质和细胞核。功能实验证明，重组SjGrx3具有可溶性，并能增强大肠杆菌对H₂O₂诱导的氧化损伤的抵抗能力。此外，在HEK293T细胞中过表达SjGrx3可显著降低H₂O₂诱导的细胞内活性氧（ROS）积累，并抑制H₂O₂介导的细胞死亡，证实了其在氧化应激保护中的作用。这些结果共同表明，SjGrx3在日本无针乌贼的氧化还原调控及抵御细菌感染的免疫防御中具有重要功能。