对虾STING介导的胞质DNA识别与应答的分子机制

Innate immune system, mediated by cytosolic pathogen-derived DNA sensing and signaling, is the main defense mechanism of host to against invading pathogens. STING (Stimulator of Interferon Genes) is not only the pathogen recognition receptors for sensing upstream microbial nucleic acids (DNA), but also the important adaptor molecule for initiating the downstream signal transduction. This project focuses on the STING gene of shrimp (Litopenaeus vannamei), and studies the molecular mechanism of STING mediated sensing the pathogen invasion and its downstream signal transduction, as well as the function of STING during pathogenic challenges. On the one hand, we will study the action of STING to identify and bind with DNA species, and the molecular mechanism of STING mediated the activation of downstream signal pathways (NF-κB-AMPs, IRF-Vagoes). On the other hand, we will also study the antiviral nature of STING and its regulated effector molecules during pathogenic infection. Taken together, these results will provide some novel insights into the molecular mechanism of shrimp cytosolic DNA sensing pathway and its response to pathogenic infection, which could not only establish a firm theoretic basement for diseases control in shrimp aquaculture, but also play a significant role in dissecting the origin and evolution of this signal pathway.

胞质DNA识别与应答是机体抵抗入侵微生物的最主要途径之一。干扰素基因刺激因子（Stimulator of interferon genes, STING）既是承接对上游核酸的识别受体，又是启动下游信号转导的接头分子。本项目聚焦对虾STING基因，通过研究STING识别病原入侵及其启动下游的信号转导机理，揭示其对病原微生物做出应答的分子机制。一方面，研究STING对病原DNA的识别与结合，及其对下游信号通路（NF-κB-AMPs、IRF-Vagoes）的激活，揭示STING介导信号转导的分子机制。另外一方面，研究STING及其调控的效应分子在病原感染条件下的变化规律及参与抗病原微生物的功能，解析STING介导宿主抗病的分子机制。通过该项目的实施阐明对虾胞内DNA识别与应答的分子机理及其在对虾先天免疫中的作用，不仅可以为对虾病害防治提供理论指导，而且为了解该信号途径的起源与进化具有重要意义。

脊椎动物中，胞质DNA识别与应答途径是机体抵抗入侵微生物的最主要途径之一，也是干扰素诱导抗病毒系统的重要组成部分。无脊椎动物是否具有平行的胞质DNA识别与应答途径，以及该途径在病原侵染过程中的作用仍然不清楚。干扰素基因刺激因子（Stimulator of interferon genes, STING）既是承接对上游核酸的识别受体，又是启动下游信号转导的接头分子。本项目以对虾为研究对象，聚焦对虾STING基因，通过研究STING识别病原入侵及其启动下游的信号转导机理，揭示其对病原微生物做出应答的分子机制。一方面，研究STING对病原DNA的识别与结合，及其对下游信号通路（NF-κB-AMPs、IRF-Vagoes）的激活，揭示STING介导信号转导的分子机制。另外一方面，研究STING及其调控的效应分子在病原感染条件下的变化规律及参与抗病原微生物的功能，解析STING介导宿主抗病的分子机制。有趣的是，前期研究工作表明对虾NF-κB途径可以促进白斑综合症病毒（WSSV）的转录与复制，IRF途径抑制WSSV的转录与复制，STING作为二者途径的共同上游分子，我们的研究发现STING调控NF-κB利病毒途径及IRF抗病毒途径，在促进和抑制病毒复制的动态平衡中使对虾WSSV处于潜伏感染状态，因此STING是WSSV建立潜伏感染的关键分子。在环境胁迫条件下，该动态平衡被打破，白斑综合症由潜伏感染转化为急性爆发。通过该项目的实施阐明了对虾胞内DNA识别与应答的分子机理及其在对虾先天免疫中的作用，解析了环境胁迫诱导白斑综合症爆发的分子机理，这些研究结果不仅可以为对虾病害防治提供理论指导，为基于功能基因为内涵的分子设计育种提供基础，而且为了解该信号途径的起源与进化具有重要意义。