文昌鱼免疫相关细胞的鉴定及抗原受体多样性产生机制的起源研究

Since the hallmarks of vertebrate adaptive imunity could not be found in invertebrates,innate immunity was generally thought to be the major defense system of invertebrates. However, in our previous studies, lymphocyte-like cells and genes involved in lymphoid signaling have been identified in the basal chordate amphioxus. Moreover, the homologs of RAG1 and RAG2 were recently been cloned from amphiouxs. These evidences suggest that the primitive adaptive immunity may has exsited in amphioxus. Thus, further identification of the immune-related cells and seeking the RAG1/RAG2 mediated recombination in amphioxus lymphocyte like cells, should provide direct evidences for understanding the origin and evolution of vertebrate adaptive immunity.

由于适应性免疫的关键细胞和分子只在脊椎动物中被发现，因此人们一直认为无脊椎动物不具有典型的适应性免疫应答，天然免疫承担其抵抗外来病原侵袭的主要功能。然而，我们前期的研究在脊索动物文昌鱼中发现了淋巴样细胞及淋巴细胞信号转导的关键功能分子，并找到了与适应性免疫相伴而生的外源性细胞凋亡信号通路。最近我们又从文昌鱼基因组发现了RAG1/RAG2的同源基因，这些证据提示我们原始的适应性免疫应答可能已在脊索动物中存在。因此，本项目拟在前期研究的基础上，进一步在文昌鱼中追踪鉴定免疫相关的细胞及组织，研究文昌鱼淋巴样细胞中是否存在RAG1/RAG2及DNA聚合酶X家族成员所介导的重排修复机制，从而揭示抗原受体多样性产生机制的起源，为重新理解适应性免疫系统的起源和演化提供直接的证据。

本项目拟在文昌鱼中追踪鉴定免疫相关的细胞及组织，研究文昌鱼淋巴样细胞中是否存在RAG1/RAG2介导的DNA重组机制，从而揭示抗原受体多样性产生机制的起源，为重新理解适应性免疫系统的起源和演化提供证据。因此，在项目研究计划的指导下，我们对文昌鱼咽鳃裂免疫相关细胞进行分析，发现了两类具有吞噬能力的细胞，包括淋巴样细胞及单核样细胞。进一步研究发现TLR-TICAM-IRF信号通路在文昌鱼淋巴样细胞中存在并发挥重要的功能，为理解淋巴细胞发育与功能演化提供了重要的理论依据。重要的是，本项目在文昌鱼中发现了ProtoRAG转座子，并证实该转座子可通过与V(D)J重排高度相似的机制，介导ProtoRAG自身的转座及宿主DNA的重连接，为抗体V(D)J重排机制起源于转座子提供了直接的证据。在此基础上，我们还系统研究了ProtoRAG转座子TIR序列的保守性对其活性的影响，并发现文昌鱼TdT及Artermis不能在dsDNA断裂缺口的重连接过程中通过增加P和N addition的方式添加碱基以增加连接处的多样性。另外，文昌鱼YY1可以在转录，转座等多个过程对ProtoRAG的活性进行调控，从而维持文昌鱼基因组的稳定性，为进一步理解RAG转座酶向重组酶的演化提供了新思路。