螯虾含免疫球蛋白结构域C-型凝集素的免疫功能研究

The aquaculture of crustaceans are severely impaired by the diseases caused by bacteria or virus pathogens, therefore studying of crustacean innate immune mechanisms has become important for disease control and prevention. Here we obtained a novel gene from transcriptome sequencing, designated as IgLec, which contains a signal peptide, an immunoglobin-like domain (Ig) and a C-type lectin domain (CTLD). Our preliminary study showed that this IgLec gene was significantly up-regulated following the immune challenge using bacteria or virus pathogens, suggesting that IgLec might be involved in immune response. Furthermore, Ig domain variation was observed through sequencing, indicating IgLec had certain polymorphism. This project was designed to perform further studies on this IgLec gene. First, the number of IgLec isoforms and its diversifying mechanisms will be investigated; Second, the anti-bacterial and/or anti-viral function of IgLec will be studied, and then confirmed by in vivo overexpression and RNA interference; Third, the relationship between the two individual domains (Ig and CTLD) of IgLec and how they cooperate together will be investigated. This project could provide us more information about the polymorphism of pattern recognition molecules in innate immune system, and could also provide theoretical support for developing anti-disease strategies. Moreover, if IgLec could successfully defend crayfish against invading pathogens, it would strongly support the application studies.

病毒和细菌性疾病的爆发严重损害了甲壳动物养殖业的健康发展，探索甲壳动物抗病机制对病害的防治有重要的意义。我们通过转录组测序获得一个较为特殊的基因IgLec，该基因包含信号肽、免疫球蛋白样结构域（Ig）和C-型凝集素结构域(CTLD)。初步研究显示，细菌和病毒刺激后，该基因均呈现上调表达趋势，表明该基因可能与免疫相关。并且基因测序发现该分子的Ig结构域存在可变异构体，显示其具有多样性。本课题将就该基因开展进一步研究：研究IgLec可变异构体的数目和变化方式，分析可变性机制；研究该基因在抗细菌/抗病毒作用中的功能，并通过体内过表达和RNA干扰进行验证；研究IgLec两个结构域的作用和相互关系。通过本课题实施，能够加深我们对于无脊椎动物先天免疫中识别分子可变性的认识，具有较新的理论意义；揭示不同免疫相关结构域串联的意义与抗病机理，为疾病防治提供理论依据,为应用研究打下基础。

C-型凝集素是一种模式识别受体，参与宿主多种免疫的反应，本项目主要对于一种来自于克氏原螯虾的C-型凝集素进行了研究，这种被命名为PcLec3的C-型凝集素cDNA的开放阅读框共编码252个氨基酸残基，其中包括一段长度为20个氨基酸残基的信号肽，一个免疫球蛋白结构域（IG）以及一个糖识别结构域（CTLD）。其中，IG结构域在免疫刺激后可产生至少4种序列可变性，但是该可变性较为随机，没有呈现病原特异性。该凝集素在血细胞和肝胰腺中特异性表达，鳗弧菌刺激后，会引起肝胰腺中PcLec3上调表达。我们分别表达了PcLec3全长，免疫球蛋白结构域以及糖识别结构域三个部分的重组蛋白，并对全长以及两个结构域的功能进行了系统性和比较性的研究。发现这三种蛋白无论全长还是单独的结构域，均具有多糖结合活性以及细菌结合活性，但是IG结构域和全长分子可以结合血细胞，CTLD则不能，因此是IG使全长分子具备了粘附细胞的特征。只有全长分子才能通过帮助血细胞吞噬细菌来促进细菌的体内清除。综上，PcLec3是一个能够促进细菌吞噬和清除的细胞黏附分子。通过该项目的实施，我们突破了对于该类型基因的功能研究，探明了蛋白与病原、蛋白与血细胞、结构域与结构域之间相互作用的机制，阐明两结构域串联的意义，丰富了对模式识别受体的认识，为进一步的应用研究打下基础。