对虾凝集素补体途径解析及其在WSSV侵染过程中的作用研究

Lectin complement pathway (LCP) is an effector's amplified system with significant biological function and widely involved in anti-microbial defense and immunoregulation. It plays a key role in innate immunity by forming pathogen-MBL-MASP complex to activating a series of complement factors which could lyses pathogens or promote phagocytosis of immune cells. Researches focused on LCP have already been a hot subject of innate immunity currently. However, it has not been reported about LCP in crustaceans so far. Transcriptomics analysis of genes expression followed by artificial infection with white spot syndrome virus (WSSV) was carried out in our lab. Expression profile of key molecules in this pathway was greatly fluctuated after challenge. The data can provide us clues that LCP might play important role in shrimp innate immune responses infected by WSSV. In this project, based on shrimp MBL, MASP and C3/C6 which were found in former research, the function of key genes in this pathway would be verified. The following issues will be focused on: 1) the composition of shrimp lectin complement pathway; 2) The mode of action and activated pathway of key components in shrimp LCP; 3) The function of shrimp LCP during WSSV infection. The results would enrich the contents of the shrimp innate immunology and provide valuable consults for controlling shrimp white spot syndrome.

凝集素补体途径是参与机体防御微生物的重要生物效应放大系统，可通过形成病原-凝集素-蛋白酶复合物，来激活一系列补体因子，最终裂解病原或促进免疫细胞的吞噬功能，在先天免疫系统中占据核心地位，但该途径在对虾等甲壳动物体内如何发挥功能未见报道。申请者实验室发现：在具有较强抗御白斑综合症病毒（WSSV）能力的对虾体内，该途径中的关键因子表达显著上调，提示凝集素补体途径在对虾应答病毒感染过程中可能发挥着重要作用，但具体过程和机制尚不清楚。本项目以我们前期发现的对虾甘露糖结合凝集素（MBL）、甘露糖结合凝集素相关丝氨酸蛋白酶（MASP）、补体因子C6等关键组分为核心，拟进一步1）解析对虾凝集素补体途径的结构组成；2）勾勒对虾该途径中关键组分的激活方式和传递通路；3）系统阐述对虾凝集素补体途径在WSSV侵染过程中的作用机制。研究结果将丰富对虾先天免疫学内容，并为控制对虾白斑综合症提供有价值的参考。

凝集素补体途径是体内具有重要生物学作用的效应放大系统，广泛参与机体抗微生物防御反应以及免疫调节，在天然免疫应答过程中发挥着核心作用。该途径中的甘露糖结合凝集素（MBL）、甘露糖结合凝集素相关丝氨酸蛋白酶（MASP）及补体因子等是关键组分。凝集素分子在识别结合外界病原后，经过信号转导可间接激活一系列补体因子，介导溶细胞或发挥调理功能。目前在甲壳动物中尚未对凝集素补体途径开展系统深入的研究，其组成、激活途径以及调控对虾应答白斑综合症病毒（WSSV）侵染的分子机理值得我们深入探讨。申请者实验室前期研究发现：在具有较强抗御WSSV能力的对虾体内，该途径中的关键因子表达显著上调，提示凝集素补体途径在对虾应答病毒感染过程中可能发挥着重要作用，但具体过程和机制尚不清楚。本项目以我们前期发现的对虾甘露糖结合凝集素（Lv-MBL1和Lv-Lc1）、甘露糖结合凝集素相关丝氨酸蛋白酶（Lv-SPH）、核心补体因子C3（Lv-C3L）等关键组分为研究对象，解析了对虾凝集素补体途径的结构组成；勾勒了对虾该途径中关键组分的激活方式和传递通路，发现对虾C型凝集素分子对不同病原相关分子模式有识别结合活性，与WSSV囊膜蛋白在体外有明显的结合作用，对病原分子有凝集、抑制活性；对虾C型凝集素分子与Lv-SPH在体外有明显的结合作用，Lv-SPH同时还兼具促细胞粘附作用和类酚氧化酶原激活酶的活性；LPS刺激后，Lv-C3L对受试的副溶血弧菌、鳗弧菌和兔红细胞有显著的溶菌和溶血活性及热不稳定性。细菌和WSSV均可诱导它们显著上调表达，通过RNA干扰实验、回补实验和养殖实验综合分析，系统阐述了对虾凝集素补体途径中关键分子在WSSV侵染过程中的作用机制，该信号途径可能在对虾抗病毒免疫应答过程中发挥着重要调控作用。本研究结果首次在对虾中发现了补体因子类似物及凝集素补体途径的存在，并系统解析了其结构组成、传递通路和在抑制WSSV增殖的免疫保护作用。上述研究结果不仅能够丰富无脊椎动物天然免疫学内容，同时还能为控制对虾白斑综合症提供有价值的参考。