双峰驼胃ALNA特有基因及蛋白的筛选与功能分析

Interestingly, there are a developed aggregated lymphatic nodules area in abomasum (ALNA) of Bactrian camel. Up to now, there were no any reports about this special structure in human or other animals after the ALNA were found and reported on Journal of Veterinary in 2003 by the applicant. The research of the structure, major immune cells and effector molecules of ALNA have been completed and a series of original achievements were obtained. Based on it, the specific genes expressed in ALNA will be screened by the methods of the transcriptome sequencing，and the biological functions will be analyzed by the data mining. Compared with proteins expressed in the spleen and ileal peyer's patches (PPs), the specific proteins expressed in ALNA are screened by the quantitative proteomic techniques, and their biological functions and the properties in mucosal immunity are analyzed based on the data mining. Finally, the differences expressed genes and proteins are analyzed based on the integrating of the transcriptomics and proteomics technologies. The results would provide the theoretical basis for clarifying the molecular mechanisms of natural immunity of ALNA.

双峰驼胃存在有一个特殊的淋巴集结区，即ALNA （aggregated lymphoid nodules area）。自申请人发现该结构并于2003年在《英国兽医杂志》发表至今，尚未发现人和其他动物具有该特殊结构的报道。课题组对ALNA的结构、主要免疫细胞和效应分子等研究已经完成，并获得了原创性成果。为进一步探讨其功能，本研究将通过转录组高通量测序，筛选ALNA表达的特异性基因，通过大数据挖掘，分析其特有基因的生物学功能。同时用定量蛋白组学技术，筛选ALNA与回肠淋巴集结和脾脏的表达差异蛋白，基于数据挖掘，分析ALNA特有蛋白的生物学功能。最后整合转录组和蛋白组学，在转录及蛋白水平上揭示它们在消化道黏膜免疫中的作用，为阐明ALNA天然免疫机制提供理论依据。

皱胃淋巴集结区（Aggregated lymphoid nodules area，ALNA）是当前仅发现于双峰驼的特有的器官化淋巴组织。本研究通过大数据挖掘与分析，在ALNA区共鉴定出1790个蛋白，其中网格区（Reticular mucosal folds region，RMFR）与回肠淋巴集结（Peyer patches，PPs）之间有22个差异表达蛋白，纵行区（Longitudinal mucosal folds region，LMFR）与PPs之间有35个差异表达蛋白，LMFR与RMFR之间有19个差异表达蛋白。它们分别参与：（1）抗原的处理和呈递；（2）T细胞的细胞内激活；（3）T细胞和B细胞受体通路；（4）IgA形成的肠道免疫屏障和肌动蛋白缩聚的调节等不同免疫调节环节。研究证明，尽管LMFR和RMFR表型结构存在差异，但这两个结构中的蛋白表达高度相似，表明ALNA在肠道免疫中发挥重要作用。特别重要的是，本项目还首次对单峰驼消化道黏膜免疫系统进行深入系统的研究，并在国内外首次发现单峰驼胃存在一个特殊的其他动物和人类未见报道的PPs区，这将会使得对于骆驼科皱胃中ALNA的研究更具有普遍意义。也有助于更加深刻的理解反刍动物皱胃黏膜免疫稳态调节机制的多样性。同时，在利用蛋白组学等大数据分析，重点挖掘双峰驼ALNA特有分子的基础上，分别从体液免疫调控、细胞免疫调控以及天然免疫调控等方面，开展了系列研究，主要包括关于不同年龄双峰驼IgA+细胞、IgG+细胞、IgM+和IgE+细胞及其转运受体FcRn、pIgR以及调节受体Fc相关受体的研究；双峰驼T细胞表面分子CD3和CD4的生物信息学研究及抗体制备；天然免疫主要效应分子TLRs的生物信息学特征，并制备了相关分子的一系列抗体。使得在重点探索双峰驼ALNA蛋白质表达谱差异的基础上，为进一步全面研究体液免疫、细胞免疫以及固有免疫应答在黏膜免疫系统中的调控机理奠定了坚实的基础。