泛素化修饰在牡蛎天然免疫调控中的功能和机制

Ubiquitination is one ubiquitous and conserved way of protein post-translation modification in eukaryotes, which have been proved to play a key role in controlling the activation and regulation of the immune system. However, ubiquitination-mediated immune regulation remains poorly defined in the low invertebrates. In particular, there is a huge difference in Drosophila and C.elegans in the role of ubiquitination in host immune defense, and both of which belong to the ecdysozoa. The Pacific oyster Crassostrea gigas is one of marine mollusks and belongs to the lophotrochozoa, providing a key evolutionary species to study the origin and characteristic of ubiquitination-mediated immune regulation in the protostomia. Thus, this project would aim to explore the function and mechanism of ubiquitination in oyster innate immune, including to identify (1) the role of ubiquitination in innate immune of oyster; (2)which proteins could be targeted by ubiquitination; (3)the function of key target proteins, and how it could be modified with ubiquitination. Therefore, our results will not only contribute to understanding the molecular mechanism of ubiquitination-mediated immune regulation in mollusks, but also provide a new insight into its origin and evolutionary rule.

泛素化是真核生物普遍存在的一种翻译后修饰手段，近年来发现在免疫系统的激活和调控中发挥着关键作用。然而在低等无脊椎动物中,对泛素化修饰的功能还知之甚少，并且在传统无脊椎模式生物—果蝇和线虫中，泛素化对宿主的免疫调节作用存在着巨大的分歧。因此，本项目以太平洋牡蛎（属于冠轮动物，同果蝇和线虫所属的蜕皮动物组成了原口动物的两大基本类群）为研究对象,探索泛素化在其天然免疫中的功能，为明确泛素化调节的分歧和探索其起源提供了新的视角。主要包括以下内容：（1）泛素化在牡蛎血淋巴天然免疫防御中的功能；（2）蛋白组水平筛选和鉴定泛素化的靶蛋白位点，解析其调控通路；（3）研究关键靶蛋白的功能、泛素化修饰特征和机制。本项目的研究结果不但有助于深层次探索低等无脊椎动物免疫调控的分子机制，并为理解泛素化介导的免疫调控起源和演化规律都有重要科学意义。

泛素化修饰是调控天然免疫的一种重要的翻译后修饰手段，但在低等无脊椎动物中却知之甚少。我们的研究发现，泛素化修饰控制了牡蛎血淋巴的免疫激活。同时，我们首次在牡蛎开展了大规模泛素化蛋白组富集分析，系统鉴定了牡蛎血淋巴细胞的泛素化蛋白谱。比对弧菌感染前后的蛋白谱，发现了42个感染特异诱导的泛素化修饰蛋白，其中包含了免疫调控的关键候选蛋白，比如酪氨酸蛋白激酶Src、TRAF6、Tollip1、BAF、PAK1等。RNAi干扰Src可以显著诱导血淋巴细胞的凋亡，揭示了Src泛素化介导了弧菌感染依赖的凋亡机制。TRAF6作为经典的E3泛素化连接酶，介导了NF-κB信号通路的血淋巴激活，我们通过TRAF6的pulldown筛选，发现了一个TRAF6下游新的调节因子pellino，TRAF6可以调控pellino的磷酸化控制其开关，从而调控P53信号通路和血淋巴细胞的凋亡。此外，我们对血淋巴细胞特异的转录因子Lhx9的研究发现，Lhx9参与调控多条凋亡信号途径，包括hippo信号通路和p53信号通路等，并证实了ASPP1（p53细胞凋亡刺激蛋白）是Lhx9的下游靶位点，介导了Lhx9调控血淋巴细胞凋亡的机制。本项目通过高通量泛素化靶点分析技术，系统的揭示了泛素化修饰在牡蛎天然免疫中的功能及调控机制，为牡蛎及其它海水养殖贝类的病害防治、抗病育种提供理论依据。受本项目资助，一共发表11篇SCI论文。