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免疫系统包括先天免疫和适应性免疫,无脊椎动物只有先天免疫。虽然在属于无脊椎动物的模式生物果蝇中,有关先天免疫研究的比较清楚,但是在海洋无脊椎动物中的研究有待投入更多的精力。本文以海洋无脊椎动物,日本囊对虾为研究对象,对其模式识别和免疫相关信号途径进行了研究。发现L型凝集素可能做为一种调理素辅助血细胞进行吞噬作用；Toll和IMD信号通路参与抗革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的免疫应答,并且发现同一个抗菌肽可以受这两条信号通路的调控。(1)日本囊对虾的一种L型凝集素促进血细胞对病原菌的吞噬作用能力L型凝集素(L-Type Lectin, LTLs)含有糖类识别结构域,与来源于豆科植物种子的凝集素在结构上的折叠方式相似。这是一类I型跨膜蛋白,在动物中LTLs主要参与了蛋白的分泌过程,与糖蛋白的筛选、转运和靶向运输有关。最近有研究表明LTLs可能参与了脊椎动物的免疫应答,但在无脊椎动物先天免疫中的功能尚未见报道。我们从日本囊对虾(Marsupenaeus japonicus)中发现了一种L型凝集素并命名为MjLTL1,它含有一个信号肽、一个L型凝集素结构域和一个跨膜结构域。在鳗弧菌感染的对虾血细胞和肝胰腺中表达上调；在Ca2+的存在下能够凝集细菌,包括多种革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。并能结合多种细菌,这种结合活性归因于MjLTL1能够结合脂多糖、脂磷壁酸和肽聚糖。MjLTL1能够帮助清除鳗弧菌。在将MjLTL1通过RNA干扰技术敲低表达后,对虾体内残留的鳗弧菌明显比对照组多。进一步的研究发现MjLTL1可能促进血细胞吞噬细菌。为了找到这一作用可能的机制,我们从对虾中克隆到一个解聚素和金属蛋白酶样蛋白(a disintegrin and metalloprotease-like protein)并命名为MjADAM。 ADAM能够水解膜蛋白从而介导一种胞外域脱落机制。研究发现它的组织分布和表达模式与MjLTL1类似。通过注射dsMjADAM将MjADAM的表达下调后,血细胞的吞噬效率降低了。之前有报道ADAM可以剪切位于细胞膜上的LTL,从而释放出游离的N端,这种机制称为胞外域脱落。我们的研究结果说明MjLTL1和MjADAM可能也存在相同的机制,MjADAM将鳗弧菌感染后从细胞质转移到细胞膜上的MjLTL1剪切从而释放出游离端,通过结合和凝集细菌促进血细胞吞噬细菌,做为一种调理素参与对虾的先天免疫。(2) Toll和IMD信号通路调控抗菌肽表达的机制研究果蝇中抗菌肽的表达主要受Toll和免疫缺陷(IMD)信号通路的调控。但在日本对虾中这两条信号通路,尤其是IMD信号通路的研究刚刚开始,并且,日本对虾中Toll和IMD信号通路各自调控哪些抗菌肽(AMPs)的表达,如何调控它们的表达：独立的还是合作,或存在其它机制还不清楚。为此,我们对日本囊对虾(M.japonicus)中两条通路的转录因子,分别命名为MjDorsal和MjRelish,和在信号转导过程中起关键作用的分子,命名为MjMyD88和MjIMD进行了研究。其中MjDorsal和MjMyD88属于Toll信号通路,而MjRelish和MjIMD属于IMD信号通路。MjDorsal含有RHD (Rel homology domain)结构域、ANK结构域和IPT (Ig-like, plexins, transcription factors)结构域；MjRelish含有一个RHD结构域和IκB样结构域(两个串联的ANK结构域)；我们只得到MjMyD88的部分序列,该序列所编码的氨基酸是TIR结构域的一部分；MjIMD含有一个Death结构域。通过qRT-PCR发现MjDorsal主要分布于血细胞、鳃、胃和肠中;MjRelish主要分布于血细胞和肠中；MjMyD88主要分布于肝胰腺和鳃中；MjIMD主要分布于血细胞、肝胰腺、鳃和胃中。在鳗弧菌(Vibrio anguillarum)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)感染日本对虾后,这四种分子在血细胞、胃和肠中表达上调,但是上调表达的起始时间和持续时间不同。为了找到这两条信号通路所调控的抗菌肽(antimicrobial peptides AMPs),我们选择了15种AMPs做为候选效应基因进行表达模式筛选,发现其中5种AMPs:MjALF4, MjALF6, MjALF8, MjCrus12,MjLys4在感染鳗弧菌和金黄色葡萄球菌的对虾组织中会上调表达,但是表达上调时间和存在的组织不同,MjALF4, MjALF6和MjALF8在六种组织中都能都检测到；MjCrus12主要分布于鳃、胃和肠中；MjLys4主要分布于鳃和胃中。我们通过注射双链RNA(dsRNA)将MjDorsal、MjRelish、MjMyD88和MjIMD基因分别沉默后再分别感染鳗弧菌和金黄色葡萄球菌,通过qRT-PCR检测上述五种抗菌肽的表达模式,结果显示在MjDorsal (MjMyD88)干扰组并注射金黄色葡萄球菌后,这五种抗菌肽与对照组(注射dsGFP)相比,其表达量不再被革兰氏阳性菌刺激所诱导而上调,而针对鳗弧菌的感染它们的表达仍然明显上调；在MjRelish和MjIMD干扰组并注射革兰氏阴性菌鳗弧菌后,上述五种抗菌肽不再上调表达,而对金黄色葡萄球菌的感染与对照组相同依然上调表达。以上的结果表明,在日本对虾中,Toll信号通路主要被革兰氏阳性菌的感染所激活,而IMD信号通路主要被抗革兰氏阴性菌的感染所激活,调控抗菌肽的表达。同一种抗菌肽可以受不同信号途径的调控。