鱼类模式识别受体在信号传导通路及免疫反应中的作用

本项目将通过对斑马鱼胞外以及胞内模式识别受体家族基因的结构、在不同发育时期以及不同组织中表达的研究，阐明鱼类模式识别受体家族的结构和表达特征；通过对鱼类模式识别受体家族在不同细菌感染之后的诱导型表达、对细菌配体的识别、在细菌感染中的作用、对NF-κB活性的影响，以及对NF-κB信号通路、MAPK信号通路、Toll样蛋白受体信号通路、细胞因子与炎症反应相关基因表达影响的研究，揭示模式识别受体家族在信号传导通路以及免疫反应中的作用；通过对凋亡相关基因以及细胞凋亡率影响的研究，探讨鱼类模式识别受体在细胞凋亡中的作用。该项目的完成将首次阐明鱼类模式识别受体，尤其是NOD蛋白家族在信号传导通路以及免疫反应中的作用，将进一步丰富和完善鱼类模式识别受体的研究。

细菌或者病毒感染宿主细胞后，宿主细胞可以通过体内抗细菌或者抗病毒相关的模式识别受体(PRRs)来探测病原相关分子模式(PAMPs)的存在;通过启动机体的先天免疫，如通过产生抗菌肽或者分泌干扰素等细胞因子，以抵御病原微生物的入侵。本项目对斑马鱼胞内模式识别受体家族基因的结构与生物学功能进行了研究: 克隆了参与对细菌识别的哺乳动物胞浆蛋白家族—核苷酸结合寡聚化结构域蛋白NOD1和NOD2的同源物，阐明了它们的表达规律，特别是在细菌和病毒感染后的表达规律，揭示了NOD1和NOD2在细菌和病毒感染、NF-κB激活以及信号传导通路中的作用；此外，本项目也在斑马鱼中克隆了哺乳动物识别胞浆内病毒核酸成分的蛋白家族-RLRs家族成员RIG-I和MDA5的同源物，分析了它们及其剪接异构体的表达规律、在病毒感染中的作用以及在NF-κB激活以及干扰素诱导中的作用。我们的结果首次揭示了抗细菌相关的模式识别受体NOD蛋白在抗病毒感染中的作用；NOD蛋白与胞浆内其它抗病毒相关的模式识别受体RLRs在抗病毒感染中的协同增效作用。这些研究结果表明NOD蛋白是胞内抗细菌免疫和抗病毒免疫的重要桥梁。.除了以斑马鱼为研究对象外，还以两种重要的养殖鱼类（温水性鱼类草鱼和冷水性鱼类虹鳟）为研究对象，对处于信号通路上游的模式识别受体以及信号通路下游的干扰素进行了研究。在草鱼中，解析了NOD1和NOD2基因的结构与表达特征；克隆了IFN-γ以及IFN-γrel基因，研究了IFN-γrel在不同刺激物以及病毒感染下的表达。在虹鳟中，揭示了RLRs家族成员MDA5和LGP2在进化中的差异功能，以及LGP2剪接异构体在LGP2介导的信号传导通路中的负调节作用；报道了一种新型的group I IFN (IFN5)；并对3种I型干扰素基因在不同刺激条件下的表达特征进行了分析，对它们在鲑鳟鱼类中的进化机制提出了新的假说；此外，在虹鳟中还发现了天然胞内干扰素及其受体的存在，发现类似于分泌型的干扰素，胞内的干扰素也在抗病毒免疫中发挥作用。本项目的完成，对于揭示硬骨鱼类胞内抗微生物感染的机制具有重要意义。