從草蝦基因體庫篩選Toll基因

Abstract

草蝦為海洋生物，其所生活的環境中，有著難以數計的微生物，經長期的演化過程，已與某些微生物物種之間，發展出互利共生的關係；相反的，某些微生物物種對草蝦而言，則具有感染力與致病性。因此，辨別出對自身有益或是有害的微生物，非常重要，而此機制，主要仰賴於個體的先天性免疫能力〈innate immunity〉，其間所涉及不同的訊息傳遞機制，與相關基因的表現與調控，成為備受關注的研究方向。 就無脊椎生物而言，先天性免疫反應包括兩條主要的訊息傳遞過程：Toll pathway與Imd pathway。兩條反應途徑可以分別針對真菌、革蘭氏陽性菌或革蘭氏陰性菌等外來微生物病原，啟動不同訊息分子的傳遞，從而促進相對應的antimicrobial peptides 〈AMPs〉大量生成，並釋放至組織以破壞入侵病原。先天性免疫機制的重要性不言可喻，所以相關的基因，即使在長久的演化時間下，不論哺乳動物、昆蟲乃至植物中，仍可觀察到高度的保守性，如Toll/Toll-like receptor基因。 本研究即針對Toll基因中較為保守的區段：Toll/Interleukin-1 receptor 〈TIR〉 domanin，設計專一的引子對，進行PCR screening，利用4-step PCR screening的策略，就草蝦fosmid基因體庫進行研究，以期篩選出包含有Toll基因的菌株。 由目前所得的positive clones個數與比例，可推估草蝦基因體中的Toll基因份數約為4.86份，且與已知的草蝦、白蝦及班節蝦的序列比對，相似度分別為62.3%、60.5%與49.2%。並且，確認其基因結構至少包含三個exons與兩個introns。更深入的細節尚待篩選到含有Toll基因的菌株並定序才能得知。 本論文另分析了一個全長完整定序的菌株，總共得14條contig序列，全長將近50 kb，經預測包含有7.5個open reading frames，平均基因密度為151 genes/Mb。推測此菌株中的草蝦序列基因密度較高，約為人類的十倍。