斑马鱼模式识别受体NOD2、MDA5及其异构体功能研究

【作者】 邹鹏飞； 昌鸣先； 聂品；

【机构】 中国科学院水生生物研究所；

【摘要】 模式识别受体(pattern recognition receptors,PRRs)是一类分布于细胞外,细胞膜及胞浆中的能特异识别病原微生物的一些结构上必需,进化上保守的分子,即病原相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs),募集接头蛋白并激活下游的相关信号通路,从而启动机体的免疫应答,在宿主的先天性免疫中发挥着重要作用。目前已报道的模式识别受体主要包括TLRs(Toll like receptors),NLRs(NOD like receptors)和RLRs(RIG likereceptors)等。NOD2属于NLRs蛋白家族,哺乳动物中的研究表明NOD2主要识别病原菌PGN中的MDP基序,在宿主的抗菌免疫相关信号通路中发挥重要作用。本研究以斑马鱼(Danio rerio)为实验材料,对鱼类NOD2和RIPK2的功能进行了研究。我们发现在病毒SVCV或细菌Edwardsiella tarda刺激下,NOD2和RIPK2均显著上调其表达,PCR Array分析结果显示过量表达斑马鱼NOD2可诱导一系列免疫相关基因的上调,如MDA5、RIG-I和IFNs等。此外,斑马鱼NOD2可以特异识别MDP,并可与Lys-type及DAP-type的PGN结合。荧光素酶进一步分析显示NOD2、RIPK2具有诱导NF-κB和一型IFN启动子激活,在ZF4细胞过量表达NOD2、RIPK2均有显著保护细胞免受SVCV侵袭作用。进一步研究我们还发现NOD2与RIPK2、MAVS、MDA5和RIG-I在NF-κB和一型IFN启动子激活过程中存在相互作用,且NOD2可与MDA5和RIG-I蛋白直接结合,暗示了NOD2可能通过与MDA5、RIG-I形成复合体介导宿主相关的免疫信号通路。此外,我们克隆了斑马鱼RLRs蛋白家族的MDA5及其剪切异构体,分别命名为MDA5a和MDA5b,我们发现MDA5a和MDA5b的表达水平不仅在病毒SVCV的刺激下显著上调,也能在细菌E.tarda的刺激下显著上调,暗示了MDA5很可能对细菌PAMPs进行识别。在EPC细胞中过量表达MDA5a和MDA5b可显著诱导一型IFN启动子激活,并能保护细胞免受病毒SVCV侵袭。有意思的是,我们发现将剪切异构体MDA5b与MDA5a或MAVS共转后,可显著增强对IFN启动子的诱导活性,表明MDA5b很可能在MDA5和MAVS所介导的抗病毒免疫中起到增强子的作用。更多还原