草鱼肽聚糖识别蛋白不同剪接异构体在抗菌及炎症反应中的作用

在脊椎动物中，肽聚糖识别蛋白是一类重要的抗菌蛋白。本项目将通过研究硬骨鱼类草鱼不同类型肽聚糖识别蛋白剪接异构体在细胞中的表达以及亚细胞定位，阐明肽聚糖识别蛋白剪接异构体结构的差异是否影响其在细胞中的表达及分布，同时也将阐明这些剪接异构体作用的亚细胞区域是否存在特异性；通过研究不同类型肽聚糖识别蛋白剪接异构体对细菌配体的识别，对病原微生物的作用以及对炎症反应中促炎及抗炎性细胞因子表达的调控，阐明肽聚糖识别蛋白每个剪接异构体的功能和生物学意义；通过研究不同类型肽聚糖识别蛋白正常形式与剪接异构体截短形式在调节抗菌肽产生以及在抗菌反应中的协同或拮抗作用，揭示肽聚糖识别蛋白发挥作用的效应机制。该项目的完成将进一步丰富和完善鱼类模式识别受体的研究，尤其是关于模式识别受体剪接异构体的功能；同时本项目的研究成果对于研制抗微生物制剂和免疫增强剂奠定了基础。

肽聚糖识别蛋白是一类在进化中高度保守的识别细菌肽聚糖的模式识别受体。尽管无脊椎动物和脊椎动物的肽聚糖识别蛋白在结构上都存在着保守的PGRP功能结构域，但它们在功能上既存在相同又存在差异性。我们早期的研究结果表明，鱼类肽聚糖识别蛋白家族成员存在着选择性剪接，但这些剪接异构体的功能还是不清楚的。本项目以经济鱼类草鱼为研究对象，对草鱼肽聚糖识别蛋白家族成员的选择性剪接以及免疫功能进行了研究：克隆了草鱼短型肽聚糖识别蛋白PGRP5、长型肽聚糖识别蛋白PGRP2及其剪接异构体、长型肽聚糖识别蛋白PGRP6及其剪接异构体的cDNA全长以及基因组全长；阐明了PGRP家族成员在组织以及细胞中的组成型表达、以及在细菌配体刺激后的诱导型表达规律；解析了PGRP家族成员的亚细胞定位；探索了PGRP家族成员对细菌配体结合、活菌结合、对胞内迟缓爱德华氏菌入侵以及增殖的影响、对炎症细胞因子、抗菌肽和穿孔素等免疫相关基因表达调控等方面的作用。我们所取得的重要结果表现在：1）草鱼PGRP5不同于斑马鱼的PGRP5，它是一类胞浆型的酰胺类受体；2）草鱼PGRP6的正常形式既存在胞内、又存在于胞外；而PGRP6截短形式的剪接异构体是一类胞内的受体；3）草鱼PGRP6的剪接异构体不仅能识别细菌肽聚糖，它们还能识别并结合其它的病原相关分子模式，如葡聚糖和甘露糖；4）草鱼PGRP6的剪接异构体不仅能识别革兰氏阳性菌、还能识别并结合革兰氏阴性菌和真菌；5）草鱼PGRP6的剪接异构体对配体以及活菌的识别不依赖于完整的PGRP结构域；6）草鱼PGRP6及其剪接异构体差异调控炎症细胞因子、抗菌肽和穿孔素等免疫相关基因的表达；7）草鱼PGRP6及其剪接异构体之间存在协同作用；8）草鱼PGRP6及其剪接异构体与NOD2之间存在协同作用。本项目的完成对于揭示模式识别受体功能多样性产生的机制以及模式识别受体发挥作用的效应机制具有重要意义。