山东大学JBC:一个C-型凝集素可抑制虾血淋巴菌群

2014-3-13 11:41 来源: 生物通
收藏到BLOG

  山东大学二级岗特聘教授王金星和马里兰大学Gerardo R. Vasta教授,在2014年3月11日的《Journal of Biological Chemistry》杂志发表的一项最新研究中,报道了一个C-型凝集素(称为MjHeCL),它通过调节抗菌肽的表达,可抑制斑节虾血淋巴中的微生物群落。

  健康的脊椎动物或无脊椎动物,在其提供的微环境中与不同的细菌群落形成共生体。近年来,对于这种共生体建立机制的研究,已经取得了重大进展。在脊椎动物中,微生物主要居住在动物体外表面如皮肤,或直接接触外界环境的腔体如肠道。

  然而,在一些健康的无脊椎动物(如虾)中,细菌不仅存在于消化道,而且还存在于循环的血淋巴(Hemolymph)内。目前,在其他水生无脊椎动物物种中也观察到这一现象。在虾类中,与肠道菌群相比,血淋巴中的细菌群落相对较低,通常包括一些能够在压力情况(例如可能在水产养殖环境中发生的情况)下变成机会致病菌的菌种。

  然而,对于血淋巴菌群内稳态的调节机制,在很大程度上仍然未知,研究人员也一直找不到在这种富营养环境中抑制细菌增殖的因子。虽然在虾血淋巴中已被确定的抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs)可能作为抑制因子的候选者,但是,细菌如何被检测,AMPs表达如何被调控,以及它们如何抑制虾血淋巴中微生物的增殖,仍然还是未知的。

  无脊椎动物缺少脊椎动物特有的抗体-和T/B细胞适应性免疫,只能依赖物理障碍和先天免疫作为传染病防护剂。在不同的识别和效应物先天免疫因子当中,凝集素和抗菌肽对检测、控制或消除任何潜在的病原体,发挥关键的作用,不仅在无脊椎动物,而且在大多数脊椎动物中也是如此。通过结合微生物表面的糖链(包括脂多糖和肽聚糖),无脊椎动物的C-型凝集素(CTLs),不仅经由糖识别域(carbohydrate recognition domain,CRD)有效参与病原体识别的最初阶段,而且还参与不同的抗菌效应物功能,例如固定、吞噬作用和清除、封装、瘤节形成、酚氧化酶原系统/黑化作用的激活等等。

  因此,对于病原体识别和激活引起抗菌效应物功能的路径而言,无脊椎动物的CTLs可能比脊椎动物的CTLs承担更多的负担。此外,根据研究人员观察到,比起哺乳动物,昆虫和甲壳类动物有一个更大的CTL蛋白子集。通过转录组分析发现,虾的体液CTL由至少49个成员组成,相比其他无脊椎动物和脊椎动物而言,它高度扩张和多样化。

  在这项研究中,研究人员确定和描述了一个在血细胞中高度表达的CTL,它存在于斑节虾(Marsupenaeus japonicus)的血浆中,具有很高的商业价值,研究人员称其为MjHeCL(M. japonicushemocyte C-type lectin)。尽管MjHeCL的表达不受微生物挑战的影响,但是研究人员发现,通过RNA干扰(RNAi)沉默其表达,能引起虾血淋巴中细菌增殖失控,最终导致虾死亡。可以通过注射重组体MjHeCL使这种现象得以缓解,这种重组体MjHeCL可使敲除虾恢复到健康状态。

  研究人员进行的一项机械学分析表明,MjHeCL通过调节抗菌肽的表达,能够抑制细菌的增殖。MjHeCL在虾免疫内稳态起关键的功能,可能是因为与其它凝集素相比,它能够识别更宽多的血淋巴微生物组分。这项研究阐述了MjHeCL在保持虾健康状态中的作用,为C-型凝集素——无脊椎动物中多样化和丰富的凝集素家族——的生物学意义提供了新的见解。