SVWC在家蝇抗菌免疫中的作用

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先天免疫(Innate immunity)是无脊椎动物的主要免疫途径。无脊椎动物依赖模式识别受体(Pattern Recognition Receptors,PRRs)精准地实现自我/非我识别,这是宿主防御病原体的基本步骤,也是触发免疫反应的关键。Single von Willebrand factor C-domain proteins(SVWC)是最近发现于节肢动物中的蛋白家族,其特征是具有单一的von Willebrand因子C(VWC)型结构域。在标准的哺乳动物VWC结构域中具有10个保守的半胱氨酸残基,而SVWC只含有其中8个半胱氨酸残基。有报道SVWC家族成员能应答细菌刺激和营养状况改变时等环境胁迫而做出反应。本研究以家蝇(Musca domestica)为主要研究对象,鉴定了一个新的SVWC基因,命名为MdSVWCIA-1,RNAseq显示家蝇幼虫MdSVWCIA-1在细菌刺激后显著上调,提示MdSVWCIA-1可能参与家蝇抗菌免疫,但是作用机制并不明晰。因此,本研究对家蝇SVWC家族进行系统的生物信息学分析,并从基因水平与蛋白水平探究MdSVWCIA-1在家蝇先天免疫中的功能。研究成果如下:1.生物信息学分析发现MdSVWCIA-1为小分子分泌型蛋白,并具有SVWC结构域及其8个保守半胱氨酸残基。2.基于qPCR的空间表达谱分析发现,MdSVWCIA-1主要在幼虫脂肪体和肠道中表达;受到细菌Escherichia coli或Staphylococcus aureus刺激后,幼虫体内MdSVWCIA-1转录水平显著升高。3.利用RNAi技术敲低幼虫MdSVWCIA-1表达,并注射细菌进行免疫刺激。干扰组较对照组(dsGFP)幼虫存活率和酚氧化酶活性降低,同时抗菌肽(muscin,diptericin,attacin,cecropin)基因和NF-κB样转录因子(dorsal)基因的表达水平也显著降低,提示MdSVWCIA-1对体液免疫具有调控作用。4.利用大肠杆菌表达系统获得重组蛋白rMdSVWCIA-1。将rMdSVWCIA-1与E.coli包被后注射到家蝇体内,机体内清除细菌的能力显著增强。体外实验发现rMdSVWCIA-1具有结合细菌和酵母的活性、Ca2+依赖的凝集活性以及调理血细胞吞噬活性。进一步的ELISA实验证实rMdSVWCIA-1对LPS、Lys-PGN、DAP-PGN、D-半乳糖、D-甘露聚糖、β-1,3-葡聚糖等具有广谱的结合能力。免疫荧光实验发现,rMdSVWCIA-1能够结合于血细胞表面,推测血细胞膜上存在MdSVWCIA-1的特异识别的受体,与MdSVWCIA-1一起调控吞噬作用。综上研究结果,我们认为MdSVWCIA-1可能是一种新型的模式识别受体,通过结合PAMP介导病原识别,进而通过凝集反应、调理吞噬和促进抗菌肽合成等功能参与细胞免疫和体液免疫调控,在宿主抗菌免疫过程中发挥作用。
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