清道夫受体在对虾先天免疫防御中的功能研究

Shrimp are the major aquaculture species generating higher revenue in costal countries，including China. However, diseases are major impacts on the successful production of these cultured species, especially bacterial and viral diseases. Understanding the shrimp defense system will contribute in control of shrimp diseases. Scavenger receptors (SRs) are the pattern recognition receptors and play important functions in pagocytosis and removal of apoptotic cells and infected pathogens. Almost no reportes about SR functions in shrimp till now. In this research, we will study the functions of shrimp SRs obtained from reancriptome analysis, including the identification of different types of SRs, analysis of temporal and spatial expression, studies of the in vivo and in vitro ligands of different SRs with recombinant or native SRs, the interactions of SRs with other proteins and relationship with removal and phagocytosis of pathogens, clarification of the related signal pathway activation after SRs binding to ligands and the effectors regulated by the signal pathways. These studies will enrich the theory of innate immunity in shrimp and provide new targets or methods for disease control in shrimp aquaculture.

对虾养殖是我国沿海地区重要的产业，而由细菌和病毒等导致的对虾病使该养殖业蒙受巨大损失。目前对虾感染性疾病控制的方法尚不能满足生产需求。清道夫受体（SRs）是一种重要的模式识别受体，在先天免疫中发挥关键作用，具有吞噬、清除凋亡细胞和病原微生物等作用，然而迄今为止，清道夫受体在对虾中鲜有报道。本项目拟对在对虾转录组分析的基础上得到的多种SRs进行性质与功能研究:包括鉴定对虾中存在的不同类型的SRs；分析它们的组织分布和病原感染后的表达模式；利用重组表达或天然的SRs研究其所结合的体内配体和病原微生物来源的体外配体；揭示SRs相互作用的蛋白以及这种相互作用与病原清除和吞噬的关系，阐明SRs与配体结合后所激活的免疫相关信号途径和调控的效应作用及效应分子。该研究在理论上可以丰富对虾先天免疫的理论，在实践上可以为对虾养殖中的疾病防治提供新靶标和新思路。

模式识别受体对病原微生物的识别是先天免疫启动的关键步骤。在对虾中已发现十几种模式识别受体，但对清道夫受体及其功能报道的很少。本项目以日本囊对虾为材料，对清道夫受体进行了筛选、鉴定和功能分析。主要结果如下：(1)通过转录组测序和生物信息学分析，发现和鉴定了清道夫受体(SR)家族的A、B、C、D和F五个亚家族共8种SR分子，包括A、C、D和F亚家族各1种及B亚家族的 4种SRs。并对其组织分布和表达模式进行初步分析。在此基础上对SR-B和C的抗细菌和抗病毒免疫机理进行了系统研究。(2)清道夫受体B1 (MjSR-B1)在对虾抗细菌免疫中发挥重要作用：在对虾受到细菌刺激后，血细胞中MjSR-B1的mRNA表达上调。其重组蛋白可以结合和凝集革兰氏阳性菌和阴性菌。 通过RNA干扰和过表达实验证明MjSR-B1可以通过促进血细胞的吞噬和增强抗菌肽的表达参与对虾的抗细菌免疫。(3)清道夫受体C (MjSR-C)通过增强对虾血细胞的吞噬作用介导宿主的抗病毒免疫：当对虾受到白斑综合征病毒（WSSV）的刺激后， MjSR-C在mRNA以及蛋白水平呈显著的上调表达。RNA干扰和过表达实验显示MjSR-C具有抗WSSV感染的功能。进一步的机理研究表明MjSR-C可以与WSSV的囊膜蛋白相互作用。对虾感染WSSV后，MjSR-C形成三聚体介导病毒的内吞，其胞内域与beta-Arrestin2相互作用，WSSV通过MjSRC-Arrestin-Clathrin途径完成对病毒的内吞，形成的内吞小体与溶酶体融合而清除病毒。这是首次报道SR-C作为一种模式识别受体参与对病毒的吞噬和清除。(4) MjSR-C作为模式识别受体也参与了对细菌识别和清除：当对虾受到细菌刺激以后，MjSR-C的表达在血细胞中显著上调表达。MjSR-C的胞外域具有结合不同细菌以及细菌来源多糖的能力。敲低MjSR-C的表达，对虾血细胞的细菌清除能力和吞噬率显著下降。此外，MjSR-C具有调节抗菌肽基因表达的功能。综上所述，MjSR-C通过增强对虾的细胞和体液免疫有效地保护对虾免受细菌的侵染。另外，我们还研究了beta-Arrestins等基因在免疫信号调控中的功能。该研究丰富了无脊椎动物先天免疫理论，为对虾养殖的病害防治提供了新思路和新靶标。