猪FUT3基因序列分析及其表达水平与F18大肠杆菌抗性的关系

摘要

断奶仔猪腹泻(post-weaning diarrhea,PWD)对国内外规模猪场造成了严重的经济损失,其中F18大肠杆菌(Escherichia coli F18,E.coli F18)是引起仔猪(Sus scrofa)细菌性腹泻的主要病原,本课题组前期通过测序和验证分析确定了一个E.coli F18受体相关分子 — α-1,3岩藻糖转移酶基因(α-1,3-fucosyltransferase,FUT3).为了探究猪FUT3基因的基本结构特征和功能,本研究以梅山猪为实验材料,利用PCR扩增克隆FUT3基因编码区,并结合生物信息学方法预测其蛋白质结构与功能,qRT-PCR检测其组织表达谱,免疫组化方法分析其组织定位与表达分布情况,同时检测E.coli F18菌体感染猪小肠上皮细胞(intestinal porcine epithelial cell line J2,IPEC-J2)前后FUT3 mRNA和蛋白质表达变化.结果显示,梅山猪FUT3基因编码区全长1068 bp,编码361个氨基酸,为脂溶亲水性、不稳定的非分泌蛋白,其蛋白质序列中包括2个糖基化位点 、29个磷酸化位点和2个不同的保守结构域(Glyco_tran_10_N和Glyco_transf_10);组织表达谱显示,FUT3基因在各个组织中均有一定表达,尤其在肠道组织(十二指肠,空肠和回肠)中表达水平较高;免疫组化显示,FUT3在E.coli F18敏感型仔猪十二指肠中表达水平显著高于抗性型(P<0.05),并且FUT3主要分布在小肠上皮细胞黏膜表面;不同E.coli F18菌体刺激IPEC-J2细胞后,FUT3 mRNA和其蛋白质表达水平均表现出极显著的上调(P<0.01);FUT3基因在E.coli F18敏感型断奶仔猪十二指肠中的表达水平极显著高于抗性组(P<0.01).本研究成功克隆获得了梅山猪FUT3基因编码序列全长,从生物信息学层面了解其蛋白结构和功能,并在个体和细胞水平上初步证实了猪FUT3表达水平对E.coli F18抗性具有重要的调控作用,为今后深入探究猪FUT3基因功能和表达调控机制提供了一定的基础资料.