虹鳟鱼CSF基因家族全基因组解析及CSF3a免疫调控功能的创新发现

本研究针对硬骨鱼CSF基因功能未充分解析的科学问题，系统鉴定了虹鳟鱼7个csf基因家族成员，重点揭示了CSF3a通过激活il1β/il10/tnfα炎症因子通路和促进脾细胞增殖的免疫调节机制。研究人员通过比较基因组学、重组蛋白功能实验和转录组分析，首次阐明CSF3a在硬骨鱼先天免疫中的双重调控作用，为水产动物免疫防御机制研究提供新视角。

　　

在鱼类养殖业面临细菌性疾病威胁的背景下，集落刺激因子(Colony-stimulating factors, CSFs)作为调控造血和免疫的关键细胞因子，其进化特征和功能机制在硬骨鱼中仍存在重大知识空白。尤其CSF3（粒细胞集落刺激因子）虽在斑马鱼等模式生物中有初步报道，但在经济鱼种虹鳟鱼中的基因家族组成、病原响应规律及分子调控网络均未阐明。中国海洋大学的研究团队通过多学科交叉研究，首次完成虹鳟鱼CSF基因家族的系统鉴定，并揭示CSF3a通过独特机制参与先天免疫调控的分子奥秘，相关成果发表在《Fish》期刊。

研究采用全基因组扫描、比较基因组学和蛋白结构预测鉴定基因家族；通过嗜水气单胞菌感染模型和LPS/Poly(I:C)刺激实验分析表达谱；利用原核表达获得重组rRtCSF3a蛋白，结合qPCR检测、CCK-8细胞增殖实验和RNA-seq技术解析其免疫功能。

研究结果：

1. 虹鳟鱼csf基因家族鉴定：从最新基因组组装(GCA_013265735.3)中鉴定出7个csf基因，包括4个csf1（含新发现的csf1a2/csf1b2）和3个csf3，证实硬骨鱼特异性基因复制事件。
2. CSF3a的免疫响应特征：嗜水气单胞菌感染后，csf3a在脾/肾等免疫器官显著上调（最高达15倍），且对LPS刺激更敏感，提示其参与细菌防御。
3. 重组蛋白功能验证：215aa的rRtCSF3a可激活炎症通路，使il1β/tnfα表达量提升8-12倍，同时促进脾细胞增殖率达137%（vs对照组）。
4. 转录组调控网络：KEGG分析显示rRtCSF3a刺激后，细胞周期（如cdk1/cyclinB）和凋亡通路（caspase3）显著富集，并激活糖酵解相关基因（hk2/pfkfb3）。

该研究首次绘制了硬骨鱼CSF基因家族的完整图谱，突破性地发现CSF3a通过"细胞增殖-炎症激活-代谢重编程"三位一体机制调控先天免疫。这不仅为理解脊椎动物CSF分子的进化保守性提供新证据，更为水产养殖中开发基于CSF3a的免疫增强剂奠定理论基础。研究揭示的基因复制事件（如csf3a/csf3b）和功能分化现象，为后续比较免疫学研究开辟了新方向。