斑马鱼CD44在胸腺T细胞发育以及免疫调节中的作用及其机制

Mammalian CD44 plays important roles in cell adhesion and migration, immune and inflammation responses, signal transduction, tumor growth, invasion and metastasis. However, only a few functional information has been available for teleost CD44, which is involved in the antiangiogenic activity of FK506-binding protein like molecule (FKBPL) and wound healing promoted by proteoglycan from salmon nasal cartridge. In our research on zebrafish CD44, two CD44 molecules were identified. Based on our previous preliminary results, this proposed research is designed to further illustrate the gene structure and functions of zebrafish CD44. The splicing pattern and glycosylation modification are to be investigated in order to explore the possible diversity of CD44 transcription and translation. The effect of two CD44 molecules on innate and adaptive immunity will be evaluated eventually by examining their roles in early T-cell and thymus development, P13K/AKT/mTOR signaling pathway, immune regulation of MHC antigen presentation, NOD1-mediated antibacterial immune response and NLRC5-mediated antiviral immune response. It is believed that this proposed research will be significantly important in understanding the regulation mechanisms of early T-cell and thymus development and biological effect through the interaction between membrane receptor CD44 and intracellular receptors NOD1 and NLRC5 in teleost.

哺乳动物CD44在细胞粘附和迁移、免疫炎症反应、信号转导、肿瘤生长、侵袭与转移等方面起着重要作用。但硬骨鱼类CD44仅有与FKBPL介导的血管生成及蛋白多糖介导的伤口愈合相关的报道。我们在斑马鱼中发现两个CD44分子。本项目将在前期工作基础上，通过研究斑马鱼CD44基因选择性剪接与糖基化修饰，阐明CD44是否具有转录和翻译产物多样化的特点；通过研究CD44在胸腺及T细胞发育、P13K/AKT/mTOR信号通路、MHC抗原提呈中的作用，揭示鱼类CD44在适应性免疫中的作用；通过研究在病原感染下，CD44与NOD样受体交流对抗菌或者抗病毒效应分子产生以及斑马鱼存活率的影响，揭示CD44在NOD样受体介导的天然免疫中的作用。该项目的完成，对于探索鱼类胸腺及T细胞早期发育的调控机制、诠释膜受体CD44与胞内受体NOD1介导的抗细菌和NLRC5介导的抗病毒信号通路相互交流的生物学效应具有重要意义。

哺乳动物CD44是一组结构与功能复杂多样化的跨膜糖蛋白，在免疫、炎症以及造血干细胞的归巢等方面起着重要作用。在硬骨鱼类中，CD44只是被报道与FKBPL介导的血管生成以及蛋白多糖介导的伤口愈合相关。在斑马鱼数据库，发现存在CD44a和CD44b两个分子；其中CD44b可能存在5个剪接异构体。而我们通过同源克隆，实际上获得CD44a的3个剪接异构体、1个CD44b（对应于数据库的CD44b_tv3）和1个新的CD44分子（命名为CD44c）。在此基础上，分析了CD44不同亚型以及CD44a不同剪接异构体的序列特征；研究了CD44不同亚型和CD44a不同剪接异构体对干扰素启动子活性、MHC启动子活性、MHC抗原提呈信号通路关键基因转录调控的影响，及其在杀鱼爱德华氏菌和鲤春病毒（SVCV）感染中的作用。此外，我们还研究了斑马鱼CD44a基因的敲除对胸腺发育、小鼠CD44敲除对胸腺及T细胞发育的影响。我们的结果首次揭示了：1）NOD1通过CD44a介导的PI3K-Akt信号通路影响幼鱼存活的作用不依赖于接头蛋白RIP2；2）CD44敲除诱导胸腺细胞凋亡的现象保守存在于低等硬骨鱼类和高等哺乳动物中；3）CD44不同亚型在细菌和病毒感染中具有差异功能：其中CD44a抗杀鱼爱德华氏菌感染、负调控SVCV感染；CD44b负调控杀鱼爱德华氏菌感染、抗SVCV感染；CD44c负调控杀鱼爱德华氏菌和SVCV感染；4）详细解析了CD44a不同剪接异构体抗杀鱼爱德华氏菌感染的作用机制，揭示了CD44a异构体通过p53影响抗菌免疫反应作用机制的异同。除此之外，还完成了其它的工作：揭示了CD44a敲除对NLRC3-like基因的免疫调控和对代谢相关信号通路的调控；NLRC3-like 1负调控抗菌免疫反应的作用机制；胆汁酸受体TGR5在抗病毒免疫反应和脂质代谢中的功能等。这些研究对于诠释膜受体CD44在早期胸腺细胞发育中的调控作用、CD44不同亚型和剪接异构体在病原感染中的作用具有重要意义。