《Fish & Shellfish Immunology》：Pathogen-Driven Modulation of Eight
STATs in
Cromileptes altivelis: Comparative Analysis from Homeostasis to Immune Activation
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STAT蛋白在中华鲟免疫调控中的作用及病原体挑战下的动态研究
通过PCR克隆和生物信息学分析，鉴定了中华鲟的8个STAT同源体（CaSTAT1a/b, 2, 3, 4, 5a/b, 6），发现其具有显著的进化保守性和组织特异性表达（鳃、血液、肌肉）。在细菌（Vibrio harveyi, Streptococcus agalactiae）和病毒（NNV）感染下，这些STATs呈现病原体、组织和时间依赖性的表达分化，揭示了其在宿主免疫应答中的关键调控作用。
张盼盼|林书仪|谢梓欣|陈桂森|曹振杰|张晨|敖静群|周永灿|吴颖|孙云
中国海南省海南大学海洋生物与渔业学院海洋科学技术协同创新中心，三亚育种与繁殖研究所
摘要
信号转导子和转录激活因子（STAT）家族成员作为转录激活因子，在调节炎症反应中起着核心作用。尽管在哺乳动物中STAT的研究已经相当深入，但在鱼类中的系统研究仍然较少。在本研究中，通过PCR克隆和生物信息学方法对Cromileptes altivelis中的八种STAT进行了分析，包括CaSTAT1a、CaSTAT1b、CaSTAT2、CaSTAT3、CaSTAT4、CaSTAT5a、CaSTAT5b和CaSTAT6。系统发育分析表明，这些STAT在其进化过程中保持了显著的保守性。健康鱼体的组织表达模式显示，这八种CaSTAT具有时空特异性，在鳃、血液和肌肉中的表达量较高。在面对细菌（Vibrio harveyi、Streptococcus agalactiae）或病毒（神经坏死病毒NNV）的挑战时，CaSTATs的表达显著增强，并表现出对病原体、组织和时间的依赖性差异。总之，我们的数据突显了这八种CaSTAT在调节宿主免疫反应中的不可或缺的作用。
引言
信号转导子和转录激活因子（STAT）是受体相关Janus激酶（JAK）/STAT途径的关键组成部分[1]、[2]。JAKs介导酪氨酸磷酸化，而STATs形成二聚体并转移到细胞核中，在那里调节诸如免疫反应、细胞增殖和分化以及炎症反应等关键生物活动[3]、[4]。自从发现STAT在基因调控中的关键作用以来，科学界对其在哺乳动物中的研究给予了大量关注，但最近的研究范围已扩展到包括鱼类在内的低等脊椎动物。
在哺乳动物中，已经鉴定出七种STAT成员，它们都具有典型的结构域：N端结构域（ND）、卷曲螺旋结构域（CCD）、DNA结合结构域（DBD）、连接结构域（LD）、SRC同源结构域2（SH2）和C端转录激活结构域（TAD）[5]、[6]。STAT蛋白在调节炎症反应、维持细胞生理活性以及影响疾病病理进展方面起着至关重要的作用[7]。STAT1调节免疫反应，建立病原体防御屏障，并成为多种疾病的治疗靶点[8]。STAT1-STAT2-干扰素（IFN）调节因子9（IRF9）复合物可以形成IFN刺激基因因子3（ISGF3），后者随后转移到细胞核并结合到IFN刺激响应元件（ISRE）上，从而启动IFN刺激基因（ISGs）的转录，进而导致宿主的抗病毒状态[9]、[10]。STAT3通过调节信号转导成为多种疾病（包括肿瘤发生和炎症性肠病IBD）的治疗靶点[11]、[12]。STAT3对白细胞介素（IL）-6信号传导和造血细胞的抗凋亡过程至关重要[13]。STAT4在免疫介导的疾病和免疫反应中起中介作用[14]。STAT5a和STAT5b在生长、泌乳、造血、细胞分化、脂肪生成、肿瘤发生和免疫功能中发挥关键作用[13]、[15]。STAT6增强B细胞的功能，包括增殖、成熟以及主要组织相容性复合体II类（MHC-II）和免疫球蛋白E（IgE）的表达[16]。
尽管在哺乳动物中STAT的研究已经相当深入，但它们在硬骨鱼类中的功能多样性仍不够清楚。已知硬骨鱼类中至少存在六种核心STAT亚型——STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5和STAT6，其中一些亚型表现出谱系特异性的基因重复（例如STAT1a/STAT1b和STAT5a/STAT5b）[7]、[17]。这些亚型由于基因重复而产生的功能分化及其调控病原体反应的动力学机制仍然是关键的研究重点和未探索的领域。日本鳗鱼（Anguilla japonica）的STAT1、岩鲷（Oplegnathus fasciatus）的STAT2和STAT4在抗病毒和抗菌防御中作为关键转录因子[5]、[18]、[19]。对于伤口愈合和免疫系统，岩鲷的STAT3转录本是一个关键调节因子[20]。盘鲍（Haliotis discus discus）的STAT5可能在整个发育阶段直至成年期都参与先天免疫[21]。河豚（Tetraodon nigroviridis）的STAT6激活有助于免疫反应[13]。
Cromileptes altivelis是一种高市场价值的水产养殖物种，正面临多重微生物爆发的日益严峻挑战，Vibrio harveyi（革兰氏阴性菌）、Streptococcus agalactiae（革兰氏阳性菌）和神经坏死病毒（NNV）在中国每年导致严重的死亡率[22]、[23]、[24]。由于STAT在哺乳动物和鱼类中的功能多样性，迫切需要鉴定和表征C. altivelis中的STAT蛋白。本研究系统地分析了C. altivelis中八种STAT异构体在组织特异性背景下的时空动态，以及它们对不同病原体（V. harveyi、S. agalactiae和NNV）挑战的反应。
部分摘录
鱼类
C. altivelis（体重18.6 ± 1.6克）来自中国海南省儋州市的一个养殖场。实验前，这些鱼在盐度为28-32‰、温度为26 ± 1°C的海洋养殖系统中适应了14天。为了确保排除病原体，采用平板计数和聚合酶链反应（PCR）方法进行了随机采样[25]。所有用于实验的鱼都用三甲苯甲酸甲酯（MS-222）进行了麻醉
CaSTATs的序列和系统发育分析
CaSTAT1a（GenBank登录号PV774783）、CaSTAT1b（GenBank登录号PV774784）、CaSTAT2（GenBank登录号PV774785）、CaSTAT3（GenBank登录号PV774786）、CaSTAT4（GenBank登录号PV774787）、CaSTAT5a（GenBank登录号PV774788）、CaSTAT5b（GenBank登录号PV774789）和CaSTAT6（GenBank登录号PV774790）分别由765、753、802、784、740、786和749个氨基酸残基组成。理论上，这八种STAT成员的分子量分别为
讨论
STAT是干扰素途径中的关键因子，它在免疫反应、炎症途径和疾病发展中起着核心作用[13]。虽然STAT在哺乳动物中的作用已得到广泛研究，但在C. altivelis中的STATs系统研究尚未开展。因此，为了便于对其功能进行表征，我们通过PCR克隆成功从C. altivelis中鉴定并克隆出了八种CaSTATs
利益冲突声明
作者声明我们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究的资金支持来自中国国家自然科学基金（U22A20534）、中国国家自然科学基金（32173009）和海南省科技创新人才专项基金（KJRC2023C38）。
