大竹蛏凝集素分子的免疫学功能及PAMPs结合机制研究

Lectins are a set of carbohydrate binding receptors in the innate immune system, which can recognize non-self and protect animals against continuous threats from pathogens effectively. In present project, techniques in bioinformatics, molecular biology and immunology will be used to (1) clone the full-length cDNA of C-type, S-type and I-type lectins from razor clam Solen grandis, and analyze their phylogenetic relationship; (2) investigate the expression pattern of these lectins after razor clams are stimulated by pathogen-associated molecular patterns (PAMPs); (3) recombine these lectins and examine the immune functions they performed; (4) interference the expression of these genes and reveal their roles in immune defense against pathogens; and (5) mutate the key motifs or amino acids of the lectins and unveil their PAMPs binding mechanisms. The present project will provide useful evidence for understanding the function and mechanism of molluscan lectins, and shed new insight and theory into marine invertebrate immunology.

凝集素是固有免疫系统中重要的病原识别受体，可通过与特定糖基的相互作用，识别并结合"非己"物质，协助机体高效应对环境中复杂多变的病原微生物带来的挑战。本项目拟采用生物信息学、分子生物学和免疫学技术，从大竹蛏中克隆C型、S型和I型凝集素基因，进行系统进化分析；在个体水平研究这些基因在不同类型病原相关分子模式（PAMPs）刺激下的表达特征；体外重组各类凝集素，确定其表达产物的免疫学功能；沉默各凝集素在体内的表达，明确其在大竹蛏抵御病原微生物侵袭中的作用；对各凝集素的特定氨基酸或基序进行定点突变，探讨各凝集素的PAMPs结合机制。该项目将为系统深入了解软体动物各类凝集素的功能、分工和作用机制提供有力依据，并为丰富和发展海洋无脊椎动物免疫学内容提供新的思路和理论支持。

凝集素是固有免疫系统中重要的病原识别受体，可通过与特定糖基的相互作用，识别并结合“非己”物质，协助机体高效的应对环境中复杂多变的病原微生物带来的挑战。本课题以大竹蛏为研究对象，旨在研究凝集素介导的免疫学功能，探讨其在免疫识别和防御中的关键作用。取得的主要成果包括：.1. 构建了大竹蛏cDNA文库，克隆获得多种大竹蛏凝集素基因，为其研究提供了信息平台. 成功构建了大竹蛏cDNA文库，并从中克隆获得1种C型、1种S型和2种I型凝集素，揭示了大竹蛏凝集素的多样性，为大竹蛏凝集素以及其他功能基因的研究提供了信息平台。.2. 阐释了大竹蛏凝集素功能的多样性及其在免疫防御中的重要作用. 已有的研究基础显示大竹蛏凝集素在PAMPs刺激后被显著性诱导表达。本课题制备了3类凝集素的重组蛋白，并证实它们都能促进血细胞对异物的包囊化作用，和对微生物的吞噬作用，同时3类凝集素显示出截然不同的对微生物的凝集作用。初步阐释了大竹蛏凝集素功能的多样性及其在免疫防御中的重要作用。.3. 揭示了大竹蛏凝集素功能多样性的分子基础. 制备了大竹蛏3类凝集素的特异性多克隆抗体，并利用其检测了各凝集素的PAMPs结合活性，发现3类凝集素具有不同的PAMPs结合谱，揭示了大竹蛏凝集素功能多样性的分子基础。.4. 初步探讨了大竹蛏凝集素免疫识别通路下游的信号转导及调节. 克隆了2种位于大竹蛏凝集素免疫识别通路下游的信号转导及调节的分子，Kunitz型丝氨酸蛋白酶抑制剂和脂多糖诱导肿瘤坏死因子。分析了其在PAMPs刺激后的时序表达规律，并研究了Kunitz型丝氨酸蛋白酶抑制剂的活性。初步探讨了大竹蛏凝集素免疫识别通路下游的信号转导及调节。. 研究结果对解析软体动物免疫防御的分子基础，丰富和发展海洋无脊椎动物免疫学的理论基础具有重要作用。