DAF-16在秀丽隐杆线虫抗真菌先天性免疫中的作用

先天性免疫是动物感知病原微生物感染后迅速启动的机体防御反应。鉴于先天性免疫系统在各种动物之间的保守性，无脊椎的模式生物秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）被广泛地应用于研究微生物与宿主的相互作用。与细菌侵染肠道不同，病原真菌主要侵染线虫表皮来杀死线虫。目前，对线虫抗真菌先天性免疫机制的报道还非常有限。以前的研究发现，真菌感染导致线虫抗真菌肽表达升高。我们前期的研究发现，沉默胰岛素信号途径的转录因子DAF-16（与哺乳动物FOXO家族同源）导致线虫对真菌抵抗下降。 本项目将研究DAF-16在线虫抗真菌中所起的作用。研究内容主要集中在以下几个方面：真菌是否激活线虫的DAF-16？真菌激活DAF-16的信号途径是什么？DAF-16是否介导抗真菌肽表达？本项研究将进一步揭示线虫对真菌先天性免疫的分子机理。

在自然界中,动物会遭遇不同的病原微生物。因此，一种动物的不同组织会发展出不同的免疫系统来生存。近十年来，通过以无脊椎的模式生物秀丽隐杆线虫为研究对象，许多功能保守的信号通路被报道参与天然免疫，包括DAF-2/DAF-16胰岛素样信号途径。在许多动物中，表皮作为一个物理屏障，代表着抵抗感染和机械损伤的第一道防线。与细菌侵染肠道不同，病原真菌，如圆锥掘氏梅里霉和粉红螺旋聚孢霉主要侵染线虫表皮来杀死线虫。一、我们证实DAF-16/FOXO在线虫抵抗真菌侵染和机械损伤中扮演重要角色。当真菌侵染时，线虫的EGL-30-EGL-8信号通路被激活，通过第二信使IP3和它的受体，导致表皮Ca2+ 释放。Ca2+ 释放激活双功能氧化酶BLI-3，产生活性氧物质（ROS）。ROS进一步通过Ste20-样蛋白激酶-1/CST-1介导DAF-16转录因子的激活。因此，DAF-16通过细胞自主性方式在表皮发挥抵抗真菌侵染和机械损伤的作用。二、我们还发现，当食线虫真菌侵染线虫后，真菌会分泌胞外丝氨酸蛋白酶，通过calcineurin/CRTC信号通路，激活线虫转录因子CRH-1。CRH-1介导线虫产生逃避行为。这个结果表明，宿主可以探测到捕食者所释放到的毒力因子避免被捕食，代表了捕食者-被捕食者共进化的关系。三、自噬广泛地参与了各种生理过程和疾病的发生发展。我们发现在胞外病原细菌绿脓杆菌感染秀丽隐杆线虫过程中，自噬参与宿主对绿脓杆菌的防御。绿脓杆菌通过激活ERK MAPK/CDC48.2信号途径诱导了线虫自噬。有趣的是，抑制自噬并没有影响肠道中绿脓杆菌的累积，表明自噬的功能并非清除线虫体内的病原菌。进一步研究发现，抑制自噬导致线虫产生坏死，使绿脓杆菌感染后的线虫生存下降，表明自噬通过降低病原菌造成的机体损伤，来对抗致病原菌侵染。该研究因而揭示了一种以前未知自噬在先天性免疫中的作用。