鱼类清道夫受体识别和调控细菌炎症信号的分子机制

本项目拟在鱼类中首次分离鉴定清道夫受体，研究其分子结构、组织细胞定位和分子进化等基本特征和规律；揭示鱼类清道夫受体是内毒素和革兰氏阴性菌识别和吞噬型受体，阐明其识别和吞噬细菌与内毒素的基本规律、结构基础以及吞噬途径与分子机制；研究鱼类清道夫受体在细菌性炎症信号通路中的负调控作用及其分子机制，揭示鱼类清道夫受体是一种兼具吞噬功能和信号调节功能的双重功能型受体，阐明鱼类清道夫受体通过竞争性结合信号通路蛋白TRAF2而抑制TNF-a炎症信号的新机制。通过项目实施，较全面地揭示清道夫受体在鱼类天然免疫识别、免疫信号调控与炎症发生中的作用与地位，提出鱼类清道夫受体依赖的内毒素识别新模式，揭示鱼类天然免疫系统识别病原相关分子模式的新机制，为揭示物种进化中病原识别系统的分子起源与进化规律提供科学依据，同时也为鱼类病害防治提供新的科学思路与依据。

天然免疫识别与调控机制是当前免疫学前沿热点领域。已知TLR等模式识别受体在识别病原微生物及其病原相关分子模式中发挥重要作用，但对于清道夫受体（Scavenger Receptor）与天然免疫识别和炎症发生的关系尚缺乏深入认识。内毒素LPS是革兰氏阴性菌外膜的主要成分，是病原菌激活机体炎症信号并诱导致死性炎症（如脓毒症）发生的重要致病因子之一；非甲基化的细菌和病毒基因组CpG-DNA是另一种激活机体炎症信号并诱发炎症（如系统性全身炎症反应）和多种自身免疫性疾病的病原相关分子模式；高迁移率族蛋白1（HMGB1）是近年来发现的一种重要损伤相关分子模式，是LPS和CpG-DNA激活机体炎症信号并诱发炎症的主要协同因子。目前对于LPS、CpG-DNA和HMGB1介导的激活型炎症信号通路已有较深入研究，但对于其抑制型信号通路的组成与调节途径和机制尚缺乏深入认识。本项目研究了清道夫受体对LPS、CpG-DNA和HMGB1的识别效应及其在三者协同诱导炎症中的调节功能与机制。在鱼类中首次分离鉴定了清道夫受体家族的代表性成员SCARA5，揭示了其对LPS、CpG-DNA和HMGB1具有识别和结合能力，是该三种炎症因子的共同识别受体，并在三者协同诱导炎症反应中发挥重要的负调节作用，表明SCARA5对维持机体的免疫稳态具有重要的意义。功能机制研究显示，SCARA5分布于多种免疫组织和细胞中，在静息状态下定位于细胞膜表面，当受LPS和HMGB1刺激后，可通过网格蛋白依赖途径从细胞膜转移至溶酶体中。在HEK293T细胞或斑马鱼胚胎中过表达SCARA5，可显著抑制LPS和HMGB1-CpG-DNA诱导的炎症反应，而敲低SCARA5表达，则促进炎症发生。SCARA5通过两条途径实现对炎症的抑制作用，一是经受体介导的内吞作用清除LPS、CpG-DNA和HMGB1以降低炎症信号来源；二是通过与TRAF2的直接结合，从TNF-信号通路竞争性招募TRAF2接头分子而降低TNF-诱导的NF-B活化等炎症反应。研究结果揭示了先天免疫受体介导的信号通路间存在交叉的相互调节以及清道夫受体抑制炎症的新机制，对人们理解炎症发生机制具有重要指导意义，也为鱼类病害免疫防治提供了新的理论依据。相关成果发表于J Immunol等免疫学权威杂志。