罗氏沼虾GTPases多样性分析及其在先天免疫中的功能研究

罗氏沼虾（Macrobrachium rosenbergii）原产于印度太平洋地区，生活在淡水或咸淡水水域。罗氏沼虾属于节肢动物，无获得性免疫系统，只能依赖先天免疫系统，抵御外界微生物的感染。相对于对虾而言，罗氏沼虾有更强的抗WSSV能力。已有研究表明，对虾Ras蛋白超家族成员Ran和Rab通过调节吞噬作用参与抗病毒免疫防御反应。Ras蛋白是膜相关的小GTPase，该类蛋白在细胞的增值，分化和凋亡中起到重要的作用。另外，在脊椎动物中报道的大GTPases也具有抗病毒功能。我们通过转录组测序，在沼虾中发现了很多小GTPases家族成员, 尤其是发现许多Rab亚家族成员。另外，还发现了大分子量的GTPases。本研究结合生物信息学和分子生物学对沼虾GTPases多样性和在先天免疫防御中的功能进行研究，旨在阐明沼虾GTPases多样性与其较强的抗WSSV能力的关系，为沼虾疾病的防治提供依据。

通过对罗氏沼虾肝胰腺，受精卵，中肠组织进行转录组测序，获得了大量的免疫相关基因，其中包括该项目要研究的GTPases。我们研究了四类不同的GTPases，包括2种ADP ribosylation factors (MrArf1, MrArf2)，11种Rab GTPases, 3种干扰素诱导的大GTPases, 3种Dynamins。在鳃中，MrArf1和MrArf2受WSSV刺激24小时后先下调表达，在48小时有明显的上调。在肝胰腺中，MrArf1受WSSV刺激24,48小时上调表达，MrArf2在24小时上调表达，48小时回到正常水平。RNAi干扰MrArf1或者MrArf2后，发现VP28表达下调。研究结果表明，WSSV利用宿主的Arfs，提高其复制水平。对虾的Ral重组表达蛋白，可以抑制病毒的复制，不影响VP28的表达。进化树分析表明，罗氏沼虾11种不同的Rabs, 属于不同的家族。Rab基因广泛表达，不同程度的受弧菌和WSSV调控。WSSV可以上调表达干扰素诱导的大GTPases，对其中一种大GTPases进行了干扰，发现其可以调控一种抗菌肽基因的表达。推测，大GTPases可能通过调节抗菌肽的表达，影响病毒的复制。Dynamins也是一种GTPase，研究发现，其受WSSV调控，同时我们的研究发现，Dynamins的表达受STAT基因调控，RNAi将STAT敲低后，dynamins的表达降低。将STAT或者dynamin分别干扰后，影响了WSSV的复制。研究结果表明，STAT基因通过调节dynamins基因的表达，影响了病毒的复制。通过该项目的研究，发现，无论是小GTPases还是大GTPases，在罗氏沼虾病原的侵染过程中，起到了重要作用。