鲌鱼双拷贝IL-10基因的分子特征与功能分化：揭示鱼类抗炎机制的新视角

本研究针对鱼类炎症调控机制不明确的问题，以鲌鱼(Squaliobarbus curriculus)为模型，首次系统解析了双拷贝IL-10基因(ScIL-10A/ScIL-10B)的分子特征与功能分化。研究发现ScIL-10A为分泌型蛋白，ScIL-10B为膜定位蛋白，二者通过差异调控TNF-α、IL-1β等促炎因子发挥协同抗炎作用，为理解鱼类基因组复制后基因功能演化及抗炎机制多样性提供了新依据。

　　

在鱼类养殖业中，病原感染引发的过度炎症反应常导致大规模死亡，这一现象在草鱼等经济鱼种中尤为突出。有趣的是，同属鲤科的鲌鱼(Squaliobarbus curriculus)却展现出更强的炎症调控能力，其感染草鱼呼肠孤病毒(GCRV)后死亡率显著低于草鱼。前期基因组分析揭示鲌鱼存在两个IL-10基因拷贝，而草鱼仅有一个，这为解析鱼类抗炎机制多样性提供了独特线索。湖南农业大学的研究团队在《Fish》发表论文，首次阐明了鲌鱼双拷贝IL-10基因(ScIL-10A/ScIL-10B)的分子特征与功能分化。

研究采用基因共线性分析、CHO-S细胞表达系统、LPS刺激实验及转录组测序等技术。从鲌鱼肾脏(ScK)细胞系获取实验材料，通过比较基因组学、亚细胞定位、qPCR和Western blot等方法系统评估了两个基因的功能差异。

基因共线性与系统进化分析
ScIL-10A位于11号染色体，与人类、斑马鱼等脊椎动物IL-10共享保守基因区块(IL-10A-MAPKAPK2-DYRK3-RASSF5-IKBKE)，而ScIL-10B位于13号染色体且基因邻域迥异。蛋白结构预测显示二者均含典型IL-10功能域，但ScIL-10B的N端额外具有跨膜结构域。

亚细胞定位与表达模式
CHO-S细胞实验证实ScIL-10A为分泌型蛋白，ScIL-10B则定位于细胞膜。组织分布分析发现ScIL-10A主要在脾脏、头肾等免疫器官高表达，ScIL-10B则广泛表达于所有检测组织。LPS刺激后，二者在ScK细胞中呈现相似的时序性上调表达。

功能机制解析
过表达实验显示：ScIL-10B显著抑制CXCL8、CXCL11等趋化因子表达，而ScIL-10A对此类因子影响微弱。Western blot证实二者均能降低LPS诱导的TNF-α和IL-1β蛋白水平，但ScIL-10B对促炎因子的转录抑制更显著。转录组分析揭示二者诱导差异基因集，提示可能存在不同的下游调控网络。

该研究首次揭示脊椎动物中IL-10基因复制后可分化为分泌型(ScIL-10A)和膜型(ScIL-10B)两种功能形式。ScIL-10B通过膜定位特性实现对邻近细胞的快速炎症调控，ScIL-10A则通过经典分泌途径发挥系统性作用，二者协同构成鲌鱼特有的"双轨制"抗炎机制。这一发现不仅为理解鱼类第三轮全基因组复制(WGD)后基因功能分化提供了范例，更为培育抗病性强的养殖鱼种提供了分子靶点。研究由Hong Yang、Zhao Lv等学者完成，获国家重点研发计划(2023ZD04065)和国家自然科学基金(32202993)资助。