栉孔扇贝(Chlamys farreri)新型清道夫受体的基因克隆、重组表达及活性分析

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:niyon
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栉孔扇贝是我国重要的贝类养殖品种,近年来养殖扇贝大规模死亡现象的频繁发生严重威胁到现有产业的可持续发展。从机体本身的免疫机制着手,深入研究其免疫识别机理和免疫应答的分子机制,可为我们认识和了解病害发生和实现病害的控制开辟重要途径。同时,利用扇贝这种缺乏获得性免疫的无脊椎动物来研究固有免疫识别受体的功能,也可以在高等和低等生物间寻找具有相同功能的同源分子,为揭示固有免疫系统的进化提供证据。清道夫受体(Scavenger receptors,SRs)是固有免疫识别的重要组分,可通过对多种“非己”成分的识别和结合介导细胞吞噬,在维持生物体内环境稳定方面发挥着重要作用。然而目前已知的SRs都是在鸟类和哺乳动物中发现的。本研究采用了EST大规模测序和RACE方法,首次从栉孔扇贝cDNA文库中克隆到一个新型的清道夫受体(CfSR)。其cDNA序列全长为2639 bp,包含有一个54 bp的5’非翻译区(5’Terminal un-translated region,UTR),一个169 bp的3’非翻译区(3’UTR)和2415 bp的开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)。3’UTR含有27个碱基的poly(A)尾巴和加尾信号AATAAA。开放阅读框编码一条由804个氨基酸残基组成的多肽链,其理论分子量为85.63 kDa,等电点为4.61。该多肽含有26个氨基酸组成的疏水信号肽,并具有1个O-连接的糖基化位点(丝氨酸/苏氨酸)和6个N-连接的糖基化位点。利用SMART预测发现CfSR含有6个SRCR结构域(氨基酸27-665),1个UPARLY6结构域(氨基酸671-751)和ShK toxin结构域(氨基酸768-804),其中UPARLY6和ShK toxin结构域的出现使CfSR从结构上不同于以往发现的所有SRs。虽然CfSR没有跨膜结构域,结构预测显示在UPAR结构域含有一段锚定序列基序CTTPLCN,同时利用细胞免疫荧光技术,检测到CfSR蛋白明显分布在血淋巴细胞外表面,证明CfSR是一种细胞膜锚定蛋白。CfSR中发现的6个SRCR结构域(SRCR D1-D6)均含有6个保守的半胱氨酸,可以形成3对结构域内二硫键,说明CfSR的SRCR结构域属于A类型,可能在配体识别中发挥重要作用。进一步三维立体结构分析显示SRCR-D5具有潜在的配体结合活性。构建截短的CfSR(从V456到T804,包含SRCR-D5)的重组子并进行原核表达,获得重组蛋白,命名为rtCfSR。利用酶联免疫法(ELISA)检测rtCfSR对天然低密度脂蛋白(LDL)、乙酰-LDL和硫酯葡聚糖(Dextran sulfate)的结合活性,结果显示rtCfSR在Ca2+存在的情况下,对乙酰-LDL和dextran sulfate具有显著的结合活性,并表现为蛋白剂量依赖性,而rtCfSR无论在低浓度还是高浓度下均不能结合LDL,因此CfSR完全符合清道夫受体的基本特点,说明CfSR是清道夫受体家族新成员。选取脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)、肽聚糖(Peptidoglycan,PGN)和葡聚糖(Glucan)等病原相关分子模式(Pathogen associated molecular patterns,PAMPs)刺激栉孔扇贝,研究发现血淋巴细胞中CfSR的mRNA表达水平都显著性上调:LPS刺激6小时后,CfSR基因表达量达到最大值,是对照组表达量的4.15倍;PGN刺激后,CfSR基因的表达量缓慢上升,12小时时达到最大值,是对照组的5.91倍;CfSR基因受到glucan刺激后的时序表达呈现两个峰值,第一个峰值出现在刺激后3小时,为对照组的13.74倍,是整个响应过程的最大表达量,表达量随后下降,直至12小时后,其mRNA表达量再次出现显著性上升(是对照组的3.16倍),直到48小时才回复到刺激前水平。利用ELISA技术,进一步检测rtCfSR对多种PAMPs的识别和结合活性,结果证明重组蛋白显著性的结合LPS、PGN、酵母聚糖(Zymosan)和甘露聚糖(Mannan),并表现为蛋白剂量依赖性,特别是rtCfSR对LPS的结合呈现明显钙离子依赖性。综上所述,与绝大多数的SR不同,CfSR是细胞膜锚定蛋白,而不是跨膜蛋白,其结构域组成也完全不同于其他含有SRCR结构域的SRs。因此CfSR不属于任何已知类型,而是一种完全新型的清道夫受体家族成员,也是目前在无脊椎动物中发现的第一个含有SRCR结构域的SR。同时,CfSR不仅能够结合乙酰-LDL和dextran sulfate,还可以结合来自细菌的LPS和PGN,以及来自真菌的zymosan和mannan。表明CfSR可以通过对多种PAMPs免疫识别来参与栉孔扇贝的固有免疫,在扇贝免疫防御中发挥重要作用。
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