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    对虾养殖业是我国水产养殖的重要支柱产业,给我国带来了十分明显的经济效益和社会效益。尽管其发展快速,但由此造成的养殖环境恶化、种质资源破坏、种质退化、病害滋生等一系列问题,严重制约了对虾养殖业的进一步发展。特别是病害的频发,已给对虾养殖业造成了巨大损失。因此,开展对虾免疫机制方面的研究具有重要意义。

         

                     对虾养殖                                    WSSV的危害性(Liu H et al., 2009)

    免疫系统是由具有免疫功能的器官、组织、细胞、免疫效应因子和有关基因组成,构成保护机体免受病原体等有害异物侵害的防御系统。一般认为,无脊椎动物只存在原始的、非特异性的先天性免疫系统,由血细胞和血淋巴中的多种免疫因子组成,这些免疫机制在传统上被分为细胞免疫和体液免疫。作为无脊椎动物,在对虾的细胞免疫中,血细胞是防御外来病原异物入侵的主要屏障;而其体液免疫则包括酚氧化酶原激活系统、凝集素的凝集作用和产生的抗菌肽、溶菌酶等免疫因子。
    获取免疫抗病相关基因是开展对虾免疫研究的前提。运用差异显示技术、抑制性差减杂交技术、芯片技术等,我们对微生物(细菌、真菌或病毒)胁迫后的普通对虾和抗病对虾体内基因表达水平进行了比较研究,筛选获得了多个差异表达的免疫相关基因,并对部分基因的功能进行了深入探讨。在研究中,我们发现了多个抗病毒蛋白,如PmAV、intlP、PI等,其中PmAV是国际上在对虾中发现的第一个抗病毒基因。同时,对在抗病虾中筛选得到的凝集素、血蓝蛋白、TCTP等多种高表达的免疫相关基因我们也进行了深入研究。


 PmAV的抗病毒分析(Luo T et al., 2003)

    对虾的凝集素,尤其是C型凝集素,被认为是参与宿主免疫识别和病原清除的重要模式识别蛋白和抗病因子。我们从对虾中获得了多个C型凝集素基因,并分别对其进行了鉴定。研究发现对虾凝集素具有很强的血细胞凝集活性和细菌(包括水产动物常见病原菌)凝集活性,同时又是一种调理素,能提高对虾血细胞的吞噬活性,在对虾的抗病毒过程中发挥了重要作用。而血蓝蛋白则是无脊椎动物一类主要的携氧蛋白,广泛存在于节肢动物和软体动物的血淋巴中。通过研究表明,血蓝蛋白除了携氧功能之外,还在对虾先天性免疫防御体系中发挥了极其重要的作用。在抗病对虾体内,其血蓝蛋白含量要明显高于普通对虾,说明了对虾血蓝蛋白表达量的显著上升与活跃的免疫防御系统存在对应关系。不仅如此,对虾体内的血蓝蛋白还具有丰富的多态性。从对虾中我们克隆获得了多个血蓝蛋白异构体,它们对病原侵害表现出了不同的响应。对血蓝蛋白的深入研究将为揭示对虾的抗病机理提供一些新的线索。
    错综复杂的细胞网络系统是真核生物维持正常生理活动的基础,宿主和病毒的相互作用归根结底是通过对细胞信号传导的调控来完成的。因此,对细胞信号传导网络开展深入研究,将有助于发现病毒感染细胞的途径以及宿主抵御病害的免疫模式。我们在研究中发现了介导白斑综合症病毒感染的受体Integrin,并由此展开对该条信号传导途径在对虾免疫/抗病中的功能进行研究。FAK(Focal Adhesion Kinase)是integrin的下游信号分子,是一类非受体酪氨酸蛋白激酶。研究发现,在WSSV病毒感染的早期,血细胞FAK蛋白的表达水平上调,引起其磷酸水平的上升,从而促进其下游信号的传递。而在对白斑综合症病毒编码的蛋白激酶WSV083的研究中发现,WSV083具有抑制对虾FAK磷酸化活性能力。这些结果说明病毒与宿主相互作用的复杂性,而FAK在这一过程中扮演重要角色。

FAK介导的细胞信号传导网络(Schlaepfer DD et al., 1999)

    进一步,我们对细胞中重要细胞信号途径进行了研究。MAPK途径是细胞信号传递网络中介导细胞核内外信号传递的重要途径之一。通过分子克隆,我们获得了对虾MAPK途径三个关键分子ERK、JNK和p38分子的全长序列。序列分析表明这三个分子具有MAPK蛋白激酶家族保守结构域。对其与白斑综合症病毒感染相互关系的分析表明,它们均与白斑综合症病毒的感染存在着密切的联系。通过体内的RNA沉默实验与体外添加抑制剂实验表明JNK和ERK主要与白斑综合症病毒的复制增殖相关,而p38则主要参与宿主的免疫防御。   此外,小G蛋白是一类单体形式的G蛋白,具有GTP酶活性,在信号转导网络中通常行使分子开关的作用,因此,我们也对对虾中的小G蛋白进行了研究。 Arf是属于Ras家族的小G蛋白,我们从对虾中分别克隆到MjArf1、MjArf4和MjArfn三个Arf基因。研究发现,三种亚型的Arf在白斑综合症病毒感染中表达水平变化的规律不同。这反映MjArf与病毒感染有着密切联系,且不同亚型的MjArf对于病毒感染具有不同类型的响应模式。
    通过对对虾免疫相关功能基因的研究,将有助于为对虾养殖中的病害防治,良种选育提供一定的科学依据。

 

 

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