栉孔扇贝(Chlamys farreri)C型凝集素的免疫学功能及其对C型凝集素超家族进化的启示

【作者】 杨嘉龙； 邱丽梅； 王玲玲； 宋林生；

【机构】 中国科学院海洋研究所；

【摘要】 C型凝集素是一大类依赖钙离子的糖结合蛋白,它们凭借保守的糖识别结构域(CRD)与生物大分子的糖基位点结合,介导了众多的免疫学反应。在固有免疫中C型凝集素主要参与了病原识别和介导细胞间相互作用2类不同的免疫过程。本文研究了2种栉孔扇贝C型凝集素(CfLec-1和CfLec-2)的免疫学功能,并基于此对C型凝集素超家族部分成员的进化关系进行了分析。用荧光定量PCR方法检测了栉孔扇贝受到3种病原相关分子模式(PAMPs)刺激后2种凝集素的表达模式,结果显示在受到脂多糖和葡聚糖刺激后,CfLec-1的表达量显著升高,最高表达量分别为刺激前的5.9和6.4倍,而CfLec-1对肽聚糖的刺激没有表现出显著差异;与CfLec-1相比,CfLec-2对脂多糖、肽聚糖和葡聚糖的刺激均表现出显著性的升高,其最高表达量分别为刺激前的72.5、23.6和43.8倍。以间接ELISA方法进行的PAMPs结合实验显示,CfLec-1和CfLec-2的重组蛋白(rCfLec-1和rCfLec-2)在体外能够与脂多糖、肽聚糖和甘露聚糖结合,rCfLec-2还能够与酵母聚糖结合,但2种凝集素都无法结合葡聚糖。CfLec-1和CfLec-2随PAMPs的刺激而表达量上调且在体外能够与多种PAMPs结合,证明CfLec-1和CfLec-2作为模式识别受体(PRRs)在扇贝的免疫防御中发挥病原识别的功能。虽然CfLec-1和CfLec-2均具有推测的信号肽序列,但间接免疫荧光实验显示它们在分泌到细胞外后会结合到血细胞表面,从而发挥生物学功能。体外包囊化实验证实,rCfLec-1和rCfLec-2与Ni-琼脂糖颗粒表面的结合可以促进栉孔扇贝血细胞对琼脂糖颗粒的包囊化作用,而这种促进作用能够被CfLec-1和CfLec-2的特异性抗体所阻断,说明栉孔扇贝这种细胞间相互作用从而清除病原的功能是由凝集素所介导的。可见,CfLec-1和CfLec-2同时具有病原识别和介导细胞间相互作用两方面的功能,而这2种功能在高等脊椎动物中分别由collectin和selectin 2种亚家族成员行使。序列分析发现CfLec-1和CfLec-2与collectin和selectin亚家族成员的糖识别结构域在一级、二级和三级结构上都很保守,基于糖识别结构域构建的系统进化树显示,CfLec-1和CfLec-2与selectin的进化关系较为接近,因此可以认为CfLec-1和CfLec-2是具有collectin的病原识别功能的原始形式的selectin,这种同时具有多功能的低等动物的C型凝集素为C型凝集素超家族进化方面的研究提供了新的视角与证据。更多还原