研究背景近年来,以对虾为代表的海洋无脊椎动物养殖业迅速发展,其中日本囊对虾作为一种经济价值非常高的对虾养殖品种,每年可以为水产养殖业带来巨额利润。然而,对虾养殖业的迅速发展,导致与病毒、真菌和细菌有关的各种疾病的爆发显著增加,尤其是白斑综合征病毒（Whitespotsyndromevirus,WSSV）、黄头病毒（Yellow head virus）、鳗弧菌（Vbrio anguillarum）等,给这一产业带来了巨大损失。因此通过深入研究对虾的先天免疫机制,可以为目前的对虾养殖业病害防治提供理论上的依据以及技术上的支持。科学问题与研究意义过氧化物还原酶Ⅳ（Peroxiredoxin,Prx4）,是一类在生物体内广泛分布的硫醇依赖性的抗氧化酶,虽然有研究报道其参与了动物的免疫过程,但是在对虾的抗病毒和抗细菌免疫中发挥的具体功能和机制还不清楚。深入探究日本囊对虾过氧化物还原酶Ⅳ（MjPrx4）在对虾免疫中的功能和机制可以为了解Prx4蛋白在甲壳动物抗病毒或抗细菌免疫中的功能以及相关疾病的控制和药物开发提供帮助。研究结果一、MjPrx4通过与病毒极早期蛋白IE1相互作用从而抑制IE1的DNA结合活性并抑制病毒的复制。在这项研究中,我们首次发现MjPrx4在白斑综合征病毒感染后可以进入细胞核,并且与WSSV的极早期基因1（Immediate-early gene 1,IE1）蛋白相互作用。通过与WSSV IE1的DNA结合位点竞争性结合抑制其DNA结合活性,进而抑制了对虾体内病毒的复制。此外,通过死亡率实验,免疫共沉淀（Co-Immunoprecipitation,Co-IP）,凝胶迁移实验（Electrophoretic mobility shift assay,EMSA）和突变体实验表明,MjPrx4的抗病毒活性需要MjPrx4二聚体的形成。我们进一步发现,MjPrx4的二聚体形成和核移位是由于病毒感染引起的H2O2浓度增加,而通过N-乙酰基-L-半胱氨酸（N-Acetyl-L-cysteine,NAC）处理之后抑制了MjPrx4的二聚体形成和核移位,并导致对虾体内病毒滴度的升高。二、MjPrx4通过激活JAK/STAT途径调节抗菌肽表达发挥抗菌免疫的功能。在此研究中,我们通过表达模式分析发现MjPrx4在受到细菌尤其是革兰氏阴性菌的刺激后在细胞内表达量显著升高,并且在细胞外血淋巴中的含量增加。使用双链RNA干扰技术敲低对虾体内MjPrx4表达后,鳗弧菌感染会引起对虾体内细菌数量增加,对虾的死亡率显著升高。此外干扰MjPrx4的表达,会抑制由鳗弧菌感染引起的转录因子STAT的磷酸化以及核移位,并且抑制STAT下游五种效应抗菌肽（Antimicrobial peptide,AMP）的表达,同时,抗体封闭和外源注射MjPrx4及其突变体实验,发现胞外的MjPrx4通过Dome受体促进转录因子STAT的入核以及抗菌肽的表达。以上的实验结果说明在弧菌刺激下分泌至胞外的MjPrx4会通过Dome受体激活JAK/STAT途径,引起抗菌肽的表达,从而发挥抗细菌的免疫功能。研究创新点及总结本论文主要研究并阐明了MjPrx4在对虾中抗病毒和抗细菌免疫的功能和分子机制。创新点总结如下:1、我们的研究首次揭示了MjPrx4蛋白通过与病毒极早期蛋白IE1互作,进而抑制病毒复制的新机制。研究发现WSSV感染可以促进MjPrx4进入细胞核,并以二聚体依赖的方式与WSSV IE1的DNA结合位点竞争性结合并抑制其DNA结合活性,从而抑制了对虾体内病毒的复制。2、证明了细菌刺激可以引起MjPrx4蛋白释放至胞外,并通过Dome受体激活JAK/STAT途径,促进转录因子STAT的磷酸化以及入核,从而引起下游抗菌肽的表达,发挥抗细菌免疫功能。