利用模式动物果蝇研究WSSV极早期基因产物调节宿主信号转导通路的潜在功能

White Spot syndrome virus (WSSV) is currently the major viral pathogen of aquacultured shrimps. Immediate-early (IE) genes encode regulatory proteins that play important role in the activation of host signal transduction and the initiation of innate immune response against viral invasion. So far the function of most WSSV IE genes are still unknown. In the current study we plan to explore the role of 16 IE genes in the immune related signal transduction pathway of the host.First the transgenetic drosophila lines carring IE genes are generated and crossed to drive tissue specific expression.Through monitoring the JAK/STAT and Toll pathway activity,immune response, phenotypic variation and microarray screening,the transduction pathway regulated by IE genes are identified and the role of key genes of the pathway are validated. Based on sequence homology the shrimp genes regulating signal transduction are cloned and their function in WSSV proliferation and shrimp immune process are analysed. To the best of our knowledge this is the first study carried to investigate the regulation of WSSV protein on the immune related signal transduction pathway. The known genetic background and easy genetic operation of the model organism Drosophila will help to resolve the host immune response of the closely related species shrimp. Our study will provideing effective targets to viral blocking method establishment and therapeutic drug development.

对虾白斑综合症病毒(WSSV)是养殖对虾最主要的病原。其极早期基因（IE）编码一组调控因子，在激活宿主信号通路，启动先天性免疫反应抵御病毒侵染中发挥重要作用。迄今大多数WSSV病毒的IE具体功能尚未知晓。本项目拟对已知的16个IE在调节宿主免疫相关信号转导通路中的功能进行研究。首先构建IE转基因果蝇系并杂交诱导基因在果蝇特定组织或器官表达，通过检测果蝇JAK/STAT 和Toll通路活性、分析免疫反应水平、观察表型和基因芯片等方法寻找IE基因表达影响的信号通路，并对通路中关键基因的作用进行验证；根据序列同源性克隆对虾信号转导调控基因并分析其在WSSV增殖和对虾免疫过程中的作用。本项目首次开展病毒蛋白对对虾免疫相关信号转导通路调控的研究，利用对虾近缘模式生物果蝇清晰的遗传背景和便捷的遗传操作，有助于了解宿主细胞应答病毒的分子调节机制，也为病害阻断方法的建立和治疗药物的研发提供有价值的靶位。

对虾是我国海水养殖的主要对象，但是深受WSSV等病原的巨大威胁,至今没有有效的防治方法。其极早期基因（IE）编码一组调控因子，在激活宿主信号通路，启动先天性免疫反应抵御病毒侵染中发挥重要作用。在已知的21个WSSV极早期基因中只有5个基因的功能得到解析。本研究采用果蝇模型对WSSV的极早期基因进行了研究。转基因果蝇表达WSV187引起翅膀产生多余叶脉的异常表型，该表型与JAK/STAT 信号通路受损果蝇表型一致。对转基因果蝇的JAK/STAT信号通路活性进行分析，发现WSV187的转基因表达能引起果蝇体内JAK/STAT信号通路的上调，而WSV181则对该信号通路有抑制作用。对这两个基因在果蝇体内均表达于细胞质，WSSV感染后表达位置不变，说明这两个蛋白可能是通过作用于细胞质的跨膜结合因子来传达影响JAK/STAT信号通路。感染DCV病毒后，WSV187转基因果蝇体内STAT92E表达上调，其病毒载量和死亡率都得以下降，说明WSV187可能是通过JAK/STAT 信号通路调控病毒的复制的。研究发现果蝇JAK/STAT信号通路关键因子STAT92E 、Dome和Socs32E转录水平受WSV181和WSV187表达的影响。通过对这两个极早期基因进行RNAi抑制发现，这三个果蝇基因的对虾同源基因STAT、Dome和Socs在WSSV感染对虾中WSV181和WSV187的调控，而且其作用方式相反。说明WSSV一方面能通过激活JAK/STAT信号通路提高宿主的免疫力，另一方面利用JAK/STAT信号通路来帮助病毒感染。利用基因芯片技术对果蝇表达无明显表型的极早期基因WSV056、WSV249和WSV403进行分析，发现三个免疫相关的基因G9657、CG12116、Totc的转录水平在WSV056、WSV249和WSV403表达的转基因果蝇中均显著下调。实时定量PCR分析证实了这三个果蝇基因在WSV056、WSV249和WSV403转基因果蝇中mRNA水平下降。本项目利用对虾近缘模式生物果蝇开展病毒蛋白对对虾免疫相关信号转导通路调控的研究，有助于了解宿主细胞应答病毒的分子调节机制，也为病害阻断方法的建立和治疗药物的研发提供有价值的靶位。