日本囊对虾Leurelectin识别弧菌鞭毛蛋白的机制和功能研究

Vibrio is the main bacterial pathogen of shrimp. Flagellin is the key virulence factor of Vibrio. However, how shrimp sense flagellin is unknown. We found a new pattern recognition receptor Leurelectin, which contained several Leucine-rich repeats, could recognize the flagellin A (FlaA) from Vibrio anguillarum. In this study, we will: check whether Leurelectin can bind other kinds of Vibrio flagellins to confirm its binding spectrum; study the Leurelectin-FlaA interaction to reveal the critical sites for binding; suppress or over-express Leurelectin to discover its function in the FlaA-induced immue response; generate the FlaA-mutant to further demonstrate the function of Leurelctin-FlaA interaction to resist Vibrio anguillarum; identify the interacting protein downstream of Leurelectin to find out the immune signal pathway it is involved in. This study will firstly report a flagellin-receptor and its function in invertebrates, and also provide new insight to prevent and control the shrimp bacterial pathogen.

弧菌是对虾的主要细菌性病原。鞭毛蛋白（Flagellin）是弧菌重要的毒力因子，但对虾如何感知鞭毛蛋白尚未有研究。我们发现日本囊对虾中一种新型模式识别受体Leurelectin可通过其含有的富亮氨酸重复区（Leucine-rich repeats）识别鳗弧菌鞭毛蛋白 A（FlaA）。在此基础上，本项目拟检测Leurelectin对多种病原弧菌鞭毛蛋白的结合作用，确定其识别范围；研究Leurelectin与FlaA结合的作用机制，发现决定识别的关键部位；干扰和过表达Leurelectin，确定其在FlaA诱发的免疫反应中的具体功能；构建鳗弧菌FlaA突变菌株，进一步明确Leurelectin-FlaA结合在应对鳗弧菌感染中的作用；鉴定Leurelectin的下游互作蛋白，揭示其参与的免疫信号转导途径。本研究将首次发现无脊椎动物中的鞭毛蛋白受体并阐述其功能，可为对虾细菌性病原防治提供新思路。

本项目是在前期发现日本囊对虾一种新型模式识别受体Leulectin可识别弧菌鳗弧菌鞭毛蛋白FlaA的基础上申请的，拟确定Leulectin的识别范围、阐释识别机制、确定其在免疫反应中的功能、揭示其参与的免疫信号途径。立项后，我们对该分子的分子特征、表达模式、功能、对配体的识别机制及参与免疫反应的具体方式进行了系统研究。结果发现，Leulectin含有富亮氨酸重复区LRRs和C型凝集素结构域CTLD两种典型的模式识别元件，可明显响应弧菌感染。Leulectin可通过LRRs识别多种弧菌的各种鞭毛蛋白，第4个LRR在识别中起到了重要作用；其可阻止鞭毛蛋白对对虾血细胞和肝胰腺细胞的粘附，进而抑制细菌在肝胰腺中的定植。Leulectin还可通过CTLD识别脂多糖，介导对细菌的凝集和促进血细胞的吞噬过程。Leulectin两种识别元件的识别能力决定了其对机体的保护能力。本研究发现了一种新型的模式识别受体，Leulectin的分子模式在其他物种中未见报道；Leulectin识别能力和功能之间的关系、不同识别元件之间的分工和协作关系为理解模式识别的概念及认识模式识别受体在抗细菌反应中的功能提供了一个很好的例子； Leulectin也可作为对虾病害防治和分子育种中一个新的候选位点。此外，在本项目支持下，我们还对对虾其他几种关键的C型凝集素类模式识别分子的功能和作用机制进行了研究，发现了日本囊对虾MjsvCL与细胞表面钙网蛋白协作介导白斑病毒入胞、MjHeCL通过调节数种关键抗菌肽的表达以维持体内菌群平衡、(h)FcLec4通过结合整联蛋白促进血细胞的吞噬作用，另外还阐释了一些效应分子的表达调控机制及功能。本项目成果以项目负责人第一作者或通讯作者身份在J Immunol（2篇）、J Biol Chem（2篇）、Dev Comp Immunol（2篇）和Mol Immunol（1篇）发表论文7篇。