文昌鱼免疫识别及免疫应答多样性研究

Amphioxus, whose genome was recently sequenced, is thought to be the basal stage of all chordate. The genomic annotations and broader investigations into its fundamental immune system reveal that amphioxus has unique characters of innate immunity, including dozens of TLRs, hundreds of NLRs and LRR only receptors. Moreover, many innate immune related genes in amphioxus have alternative-splicing forms. The genes involved in innate immune processes in the ancestral chordate seem to be generated by a big-bang fashion, indicating that amphioxus has the novel innate recognition strategy. Thus, here we plan to study the immune recognition and response of amphioxus based on the establishment of the infection models. Furthermore, we will try to identify the target genes of amphioxus NF-KB and IRF transcription factors, in order to find out the effectors of amphioxus immune system and to reveal how amphioxus delete the invasions. We are sure that our study will help to explain why amphioxus can live until now and provide new evidences for the immune defense and drug discovery in mammals.

文昌鱼为迄今五亿多年前出现，现存的最古老的脊索动物。虽然它的基因组仅为人的六分之一，但却存在数倍于脊椎动物的模式识别受体及接头分子，比如数十个TLR受体、数百个NLR受体，LRR-only受体和数百个C型凝集素蛋白，在其它已知动物基因组中还没有发现同类基因有如此巨大的数目扩增，这充分展示了文昌鱼先天免疫识别的多样性及应答的复杂性。因此本项目拟在建立文昌鱼各种感染模型的基础上，利用分子及细胞生物学手段，结合生物信息学分析，鉴定文昌鱼识别不同病原微生物的受体分子，筛选重要转录因子（比如NF-KB, IRF等）所调控的靶基因，最终确定文昌鱼应对不同感染的效应分子及作用机制。我们的研究将解释文昌鱼能够存活至今的重要原因，同时还将发现新的免疫识别和应答的机制，这将为人类抗感染机制的研究和候选药物的开发提供更多的理论依据。

文昌鱼为迄今五亿多年前出现，现存的最古老的脊索动物。虽然它的基因组仅为人的六分之一，但却存在数倍于脊椎动物的模式识别受体及接头分子，比如数十个TLR 受体、数百个NLR受体，LRR-only 受体和数百个C 型凝集素蛋白，在其它已知动物基因组中还没有发现同类基因有如此巨大的数目扩增，这充分展示了文昌鱼先天免疫识别的多样性及应答的复杂性。本项目在建立文昌鱼各种感染模型的基础上，利用分子及细胞生物学手段，结合生物信息学分析，系统研究了文昌鱼NF-κB及IRFs的作用机制，发现了多样性的TIR接头分子及保守的泛素化修饰机制在文昌鱼TLR信号通路的调节中发挥重要的作用。另外，为了更进一步阐明文昌鱼免疫识别及免疫应答的多样性，该项目还摸索了文昌鱼原代细胞的培养条件，并开展了文昌鱼免疫识别受体的筛选，为进一步阐明文昌鱼免疫识别及免疫应答多样性的机制奠定了基础。截止目前，该项目共发表论文6篇，其中一篇发表在Cell上，一篇发表在PNAS上，三篇发表在The Journal of Immunology上，并受邀在Annual Review of Animal Bioscience 及 Developmental and comparative Immunology上发表综述两篇，参与撰写《Amphioxus Immunity》及《中国学科发展战略-免疫学》等书籍的撰写工作。