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为探究大口黑鲈（Micropterus salmoides）应对细菌感染时 JAK 家族成员的作用，研究人员鉴定其 5 个 JAK 家族成员（JAK1、JAK2a、JAK2b、JAK3 和 TYK2），分析表达、进化及相互作用机制。结果表明 JAKs 在免疫应答中作用重要，为阐明鱼类 JAK/STAT 信号通路机制提供依据。
在生物的细胞世界里，Janus 激酶 / 信号转导及转录激活蛋白（JAK/STAT）信号通路如同精密的指挥系统，掌控着细胞的增殖、分化、迁移以及免疫反应等关键活动。在哺乳动物中，已经明确存在 4 种 JAK 家族成员，它们在维持机体正常生理功能和抵御病原体入侵方面发挥着不可或缺的作用。然而，鱼类作为水生生物，其独特的生存环境使得它们面临着多样的病原体威胁。并且，鱼类 JAK 家族成员数量比哺乳动物更多，在多种鱼类中已发现 5 种 JAK 家族成员，这背后的原因和它们所承担的功能还存在诸多未知。
大口黑鲈（Micropterus salmoides），因其肉质鲜美、经济价值高，在中国被广泛养殖。但近年来，细菌疾病的肆虐给大口黑鲈养殖业带来了沉重打击。其中，爱德华氏菌（Edwardsiella piscicida）作为一种高传染性和高致死性的胞内细菌，引发的败血症严重影响大口黑鲈的健康，可在鱼群中快速传播，造成大量死亡，养殖户损失惨重。而对于大口黑鲈体内 JAK 家族成员在应对爱德华氏菌感染时的具体作用机制，科学界了解甚少。
为了揭开这些谜团，来自国内的研究人员开展了一项深入的研究。他们致力于全面解析大口黑鲈 JAK 家族成员的分子特征、表达模式、进化历程以及与关键蛋白的相互作用机制。研究结果意义重大，不仅为深入理解鱼类 JAK/STAT 信号通路在细菌感染过程中的作用机制提供了关键线索，还为大口黑鲈的健康养殖和病害防控奠定了理论基础，有望在未来助力养殖业有效应对细菌感染难题，减少经济损失。目前该研究成果发表在《Developmental 》杂志上。
研究人员在开展此项研究时，主要运用了以下几种关键技术方法：首先，通过生物信息学手段对大口黑鲈 JAK 家族成员的开放阅读框（ORF）进行分析，确定其编码的氨基酸序列。其次，采用实时荧光定量 PCR（qPCR）技术，检测 JAK 家族成员在不同组织以及感染爱德华氏菌后的表达变化。此外，运用系统发育分析研究 JAK 家族成员的进化关系，利用选择压力分析探究其进化过程中的选择压力情况，借助蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）网络和分子对接技术解析 JAK 与 STAT3 的相互作用机制。
大口黑鲈 JAK 家族成员的分子特征
研究人员对大口黑鲈 JAK1、JAK2a、JAK2b、JAK3 和 TYK2 的开放阅读框进行分析，发现它们的长度分别为 5743、5875、5169、4580 和 4180bp，分别编码 1179、1137、1119、1112 和 1182 个氨基酸。通过亚细胞定位预测发现，JAK1 和 TYK2 定位于细胞核，而 JAK2a、JAK2b 和 JAK3 定位于细胞质。同时，预测出它们的分子量和等电点，这为后续深入研究这些蛋白的功能提供了基础数据。
系统发育分析
通过系统发育分析，研究人员发现 JAK2/2a/2b 和 JAK3 形成一个进化分支，JAK1/TYK2 形成另一个独立的进化分支。这一结果揭示了大口黑鲈 JAK 家族成员在进化过程中的亲缘关系，有助于理解它们的进化起源和分化过程。
JAK 家族成员的表达模式
实时荧光定量 PCR 检测结果显示，5 种 JAK 基因在大口黑鲈的 10 种选定组织中均组成型表达，其中在脾脏和头肾中表达量较高。在感染爱德华氏菌后，5 种 JAK 基因在脾脏和原代肝细胞中于不同时间点显著上调。这表明 JAK 家族成员在大口黑鲈应对细菌感染的免疫应答过程中发挥着重要作用。
选择压力分析
选择压力分析表明，5 种 JAK 家族成员在进化过程中经历了负选择压力。进一步研究发现，FERM 和 Tyrkc 结构域发生了纯化选择，这两个结构域参与了与 STAT3 的相互作用，通过蛋白质 - 蛋白质相互作用网络和分子对接分析得以证实。
分子对接分析
分子对接结果显示，氢键和盐键在 JAK/STAT3 复合物的形成中起着关键作用。这一发现揭示了 JAK 与 STAT3 相互作用的分子机制，为深入理解 JAK/STAT 信号通路的激活过程提供了重要依据。
在这项研究中，研究人员成功鉴定出大口黑鲈的 5 种 JAK 家族成员，深入分析了它们的分子特征、表达模式、进化历程以及与 STAT3 的相互作用机制。研究结果表明，JAK 家族成员在大口黑鲈应对细菌感染的免疫应答中发挥着重要作用，并且在进化过程中经历了负选择压力，FERM 和 Tyrkc 结构域在与 STAT3 的相互作用中起到关键作用。
该研究为深入理解鱼类 JAK/STAT 信号通路在细菌感染过程中的作用机制提供了重要线索，填补了大口黑鲈相关研究领域的空白。同时，研究成果对于指导大口黑鲈的健康养殖、制定有效的病害防控策略具有重要的理论意义和实践价值，有望推动水产养殖业的可持续发展，帮助养殖户减少因细菌感染造成的经济损失，保障大口黑鲈产业的稳定发展。
