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

作者：杨荔; 周雅静; 包文斌; 吴正常^*; 吴圣龙^*

来源：农业生物技术学报, 2020, 28(11): 2002-2010.

• 猪
• α-(1,2)岩藻糖转移酶基因3(FUT3)
• 表达调控
• F18大肠杆菌(E. coli F18)

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,q RT-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1 068 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(Glycotran10N和Glycotransf10);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。

• 单位
  扬州大学; 江苏省动物遗传繁育与分子设计重点实验室