[发明专利]一种文昌鱼细胞内信号传导蛋白及其表达基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种文昌鱼细胞内信号传导蛋白及其表达基因与应用，特别是一种海洋模式生物文昌鱼细胞内信号传导蛋白BbSmad2/3及其表达基因与应用，属于基因工程技术领域。

背景技术

Smads蛋白是近年发现的细胞内信号传导蛋白，它在将TGF-β信号从细胞表面受体传导至细胞核的过程中起到关键性作用。转化生长因子(TGF-β)是由一类结构和功能相关的多肽生长因子亚家族组成，广泛存在于各种生物中，具有广泛的生物学功能，如调节细胞增殖、分化、迁移、粘附，参与早期胚胎发生和器官发育，促进细胞外基质形成，创伤修复、骨的形成和重建等，另外在调节免疫和内分泌方面也起着重要的作用。TGF-β作为配体形成的受体复合物，激活Smads进入核内，共同激活或抑制它们调节的靶基因的转录。有目的地调控和干预Smad信号转导途径，有助于促进对创伤愈合与胚胎发育的理解，加深对肿瘤发生、发展的认识等。

Smad家族成员有3种：受体活化型或通路限制型Smad（receptor-associated Smads，R-Smad)，共同通路型Smad（co-operating Smads，Co-Smads)和抑制型Smad（inhibitory Smads，I-Smads）。

R-Smad包括BMP下游的Smad1、Smad5、Smad8和TGFβ及activin下游的Smad2和Smad3。他们都包含2个保守的Mad结构域（Mad-homology，MH），位于N-端的MH1 domain和C-端的MH2domain，并通过连接区形成球状结构。MH1是小DNA结合域，MH2负责与受体结合、反式激活及同聚化/异聚化。位于MH1和MH2之间可变的连接区富含Pro并具有serine/threonine磷酸化潜能。R-Smad通过TβRI的磷酸化主要发生在C端保守的SS(M/V)S motif中的2个丝氨酸中。R-Smad通过膜集合胞质蛋白SARA（Smad Anchor for Receptor Activation）聚集到TβRI。未被磷酸化的R-Smad被SARA或endofin运回细胞质中。通过TβRI的磷酸化，R-Smad与Co-Smad，如Smad4形成异构复合物。TGFβ家族受体下游的Smad通路中Co-Smad作为聚集点，使R-Smad复合化。R-Smad/Smad4复合物通过胞质蛋白importin定位到细胞核中。复合物作为转录因子直接或通过其他DNA结合蛋白结合到DNA上。一旦进入细胞核，磷酸化的R-Smad/Co-Smad复合物通过MH1结构域与DNA上的SBEs(Smad-binding elements)结合。Smad3/Smad4通过5bp序列(CAGAC)结合到DNA上,而Smad4、Smad1、Smad5和Smad8则识别不同的富含GC的基序。尽管Smad复合物与DNA的结合力很低，但对Smad靶基因的转录激活是必须的；这就需要与其他转录因子的额外相互作用形成大的转录复合物从而与染色质具有较强的附着力。Smad2的MH1中的30个氨基酸的插入片段使其不能结合到DNA上。Smad2需要Fast家族的核DNA结合蛋白与DNA结合，并通过Smad4的辅助激活转录以应答TGFβ和activin。利用生物信息学手段我们在文昌鱼中找到一种R-Smad；而在脊椎动物的该通路中通常具有2个R-Smad（Smad2和Smad3），分工更细。我们对上述基因进行了分离，并发现细菌冲击后Bb-Smad2基因转录发生上调，这说明TGFβ-SMAD信号通路很可能参与了免疫应答。

文昌鱼既具有脊椎动物的基本特征，又具有许多无脊椎动物的特征。深入开展文昌鱼免疫系统的研究不仅有助于阐明脊椎动物和人类免疫性的起源和进化，更可以与其它海洋生物进行纵向比较，帮助找到海洋生物特异的防御机制，认识和阐明海水养殖动物免疫防御机制对病原感染应答的规律，为海水养殖动物的病害控制提供解决方法，为病害的免疫防治技术提供理论依据。从而为我国海水养殖业的健康、持续发展提供有力的保障和促进。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种文昌鱼细胞内信号传导蛋白及其表达基因与应用。

术语说明

1.PCR技术：链式聚合酶反应，利用DNA聚合酶，模板，引物以及dNTP进行体外扩增特定DNA片段的技术。

2.CDD分析软件：NCBI网站上提供的一种用来推测和分析特定氨基酸序列形成的结构域信息的软件。

本发明的技术方案如下：