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Toll样受体(Toll—like receptor, TLR)是一类重要的细胞膜表面免疫识别受体,TLR识别配体后会募集一系列下游接头分子传递免疫信号,最终激活NF—κB、IFN—β等转录因子的表达,启动免疫反应。目前在哺乳动物中已经发现5个含TIR结构域的接头分子:MyD88,Mal,TRIF,TRAM和SARM,其中前四个分子均直接参与TLR信号通路的激活,而最新发现的SARM分子与TLR信号通路的相关性却备受争论。线虫中的SARM同源分子参与不依赖于TLR的免疫反应,而人的SARM却能通过与TRIF的特异相互作用抑制TLR通路的激活,但小鼠的SARM分子并不参与TLR信号通路,反而与神经细胞凋亡的调控有关。这些有限但截然不同的研究结果促使我们去思考:虽然SARM是五个接头分子中唯一一个从线虫到哺乳动物都保守的分子,但其在进化过程中是如何实现功能的演变和转化的?文昌鱼作为现存最古老的脊索动物,是无脊椎动物向脊椎动物进化的代表,对其SARM分子的研究将有助于我们解开SARM这个迷一样的分子的功能演化。
因此,本论文从中国青岛文昌鱼克隆得到一个SARM基因,命名为bbtSARM,序列分析显示bbtSARM编码734个氨基酸,具有三种保守结构域,包括2个ARM(Armadillo/beta—catenin—like repeats),2个SAM(Sterile alpha motif)以及一个TIR(Toll—interleukin1-resistance)结构域,系统进化分析反映其处于脊椎动物和无脊椎动物之间,与文昌鱼的进化地位相吻合,是一个高度保守的直系同源分子。实时荧光定量PCR和成体组织切片原位杂交对bbtSARM的表达谱进行分析,结果显示bbtSARM表达量在免疫刺激后有小幅上调,其组织分布主要在消化道、性腺等文昌鱼与免疫相关的器官。亚细胞定位分析显示bbtSARM聚集表达于细胞核周围的细胞质,相对集中于某一极,可能定位于线粒体,其定位信号由N端序列决定,而SAM domain可能控制了其聚集状态,同时bbtSARM能够与另一参与TLR信号通路的中间接头分子bbtTRAF6实现共定位。报告基因检测结果显示bbtSARM不能激活NF—κB和IFN—β等转录因子的表达上调,相反,bbtSARM能够通过与TRAF6和MyD88的相互作用,抑制TLR信号通路的激活,对整个TLR信号通路行使负调控功能,进一步的,这种负调控功能的发挥主要依赖SAM和TIR结构域。
本论文展示了SARM这一古老的分子的结构保守性,显示了其依赖于ARM结构域进行线粒体定位的保守性。重要的是,本论文证明了文昌鱼SARM与TLR信号通路的直接相关性,并补充了SARM对MyD88依赖的信号通路抑制作用这一崭新的功能。进一步对bbtSARM分子相互作用的蛋白进行深入研究将有助于解释SARM在不同进化阶段炯然不同的功能,也将为阐明整个TLR信号通路网络从无脊椎动物到脊椎动物的发展变化提供承上启下的关键信息。