小龍蝦prx 6基因在對(duì)抗金黃色葡萄球菌感染中的分子作用機(jī)制
小龍蝦又名克氏原螯蝦（Procambarus clarkii），目前已經(jīng)成為我國(guó)主要的淡水無(wú)脊椎甲殼類(lèi)經(jīng)濟(jì)養(yǎng)殖動(dòng)物之一。近些年，由于蝦類(lèi)病害頻繁爆發(fā)，給我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)了嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。各類(lèi)水產(chǎn)病害的高發(fā)已經(jīng)成為小龍蝦死亡的主要原因，不僅限制了小龍蝦養(yǎng)殖業(yè)的高速發(fā)展，也在食品安全方面造成一定威脅。金黃色葡萄球菌作為主要致病菌之一，可以感染大多數(shù)水生無(wú)脊椎動(dòng)物，從而引起相關(guān)細(xì)菌性疾病的發(fā)生。因此研究小龍蝦先天免疫機(jī)制對(duì)于病害防治工作的開(kāi)展有著重要作用。
過(guò)氧化物還原酶（peroxiredoxin，Prx）蛋白質(zhì)家族，是一個(gè)廣泛分布于動(dòng)物體內(nèi)的抗氧化酶超家族，主要通過(guò)硫氧還蛋白（Trx）作為氫的供體來(lái)消除過(guò)氧化氫，高效調(diào)節(jié)宿主體內(nèi)ROS水平。近些年，Prx家族在無(wú)脊椎動(dòng)物抗菌免疫過(guò)程發(fā)揮的作用受到重視，然而，目前對(duì)于prx 6參與小龍蝦抗細(xì)菌先天免疫的分子作用機(jī)制未見(jiàn)報(bào)道。
近日，《生物技術(shù)通報(bào)》在線(xiàn)發(fā)表了題為《小龍蝦prx 6基因在對(duì)抗金黃色葡萄球菌感染中的分子作用機(jī)制研究》的研究報(bào)告。本研究通過(guò)RNAi降低小龍蝦prx 6基因的表達(dá)量，免疫注射S.aureus之后發(fā)現(xiàn)，小龍蝦的存活率比dsGFP對(duì)照組顯著降低。為進(jìn)一步研究小龍蝦存活率下降的原因，檢測(cè)了小龍蝦肝胰腺組織中抗菌肽相關(guān)基因的表達(dá)變化量，同時(shí)分析了小龍蝦血淋巴細(xì)菌清除能力。本文闡明了prx 6基因在小龍蝦抗細(xì)菌先天免疫反應(yīng)中的作用形式和調(diào)控機(jī)制，為進(jìn)一步探索其在無(wú)脊椎動(dòng)物先天免疫反應(yīng)中的分子作用機(jī)制提供了新思路，同時(shí)為水產(chǎn)疫苗開(kāi)發(fā)提供新靶點(diǎn)。
作為一種過(guò)氧化物還原酶，Prx 6其參與了無(wú)脊椎動(dòng)物的先天免疫過(guò)程，在抗氧化以及抗菌肽的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用。近些年，prx 6在無(wú)脊椎動(dòng)物中的作用不斷被挖掘，現(xiàn)有的文獻(xiàn)報(bào)道了其參與了氧化還原系統(tǒng)的調(diào)控、免疫信號(hào)的傳導(dǎo)、細(xì)胞凋亡的調(diào)控等。甲殼類(lèi)動(dòng)物主要通過(guò)肝胰腺來(lái)執(zhí)行機(jī)體的免疫反應(yīng)，同時(shí)也是病原菌侵襲的主要組織器官，因此肝胰腺組織在宿主機(jī)體免疫調(diào)節(jié)有可能起到重要作用。本研究發(fā)現(xiàn)prx 6在小龍蝦的各組織中均有分布，在肝胰腺中表達(dá)量最高。同時(shí)，本研究發(fā)現(xiàn)，S.aureus刺激后，prx 6基因在小龍蝦肝胰腺、血細(xì)胞等組織中均出現(xiàn)上調(diào)表達(dá)趨勢(shì)。肝胰腺作為小龍蝦主要的免疫器官，本研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示prx 6在肝胰腺中表達(dá)量最高，有可能prx 6在小龍蝦肝胰腺對(duì)抗病原侵染方面起到重要作用。
本研究發(fā)現(xiàn)敲低prx 6基因之后，小龍蝦肝胰腺Amps基因的表達(dá)水平受到了持續(xù)性抑制，推測(cè)其可能通過(guò)影響Amps基因的表達(dá)協(xié)助機(jī)體抵抗S.aureus侵染。本研究利用RNAi降低prx 6基因表達(dá)量之后發(fā)現(xiàn)，小龍蝦血淋巴的細(xì)菌載量明顯增加，這與目前主流的關(guān)于prx基因功能的研究結(jié)論具有良好的一致性。
抗菌肽在無(wú)脊椎動(dòng)物先天免疫中起到至關(guān)重要作用，其包含多個(gè)家族，例如抗脂多糖因子（antilipopolysaccharide factor，ALF）、凝集素（lectin）、甲殼肽（crustin）等活性分子，其不僅具有直接的抗菌活性，有些甚至可以作為免疫調(diào)節(jié)因子發(fā)揮作用。目前，對(duì)于A(yíng)LF、crustin等Amps相關(guān)基因，在貝類(lèi)、甲殼類(lèi)以及文昌魚(yú)等水生生物中均有文獻(xiàn)報(bào)道，主要集中于對(duì)抗細(xì)菌先天免疫反應(yīng)中表達(dá)量等情況進(jìn)行分析。本研究通過(guò)RNAi降低prx 6基因表達(dá)量并且進(jìn)行細(xì)菌刺激之后，檢測(cè)toll信號(hào)途徑相關(guān)的Amps基因表達(dá)情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示prx 6對(duì)于抗菌肽的影響作用是十分明顯的，針對(duì)S.aureus侵染，prx 6通過(guò)影響Amps基因表達(dá)水平來(lái)發(fā)揮免疫作用。此外，通過(guò)對(duì)小龍蝦血淋巴中細(xì)菌進(jìn)行計(jì)數(shù)發(fā)現(xiàn)，RNAi使prx 6表達(dá)量降低之后，在12 h時(shí)間點(diǎn)的細(xì)菌數(shù)量顯著高于dsGFP+S.aureus組，并且在24 h時(shí)間點(diǎn)的細(xì)菌數(shù)量發(fā)生了明顯增加。綜合考慮，prx 6可能通過(guò)調(diào)控toll信號(hào)途徑相關(guān)Amps基因表達(dá)水平，及其在血淋巴中的體液免疫作用，參與到小龍蝦的抗細(xì)菌先天免疫反應(yīng)。
小龍蝦prx 6基因分別通過(guò)影響抗菌肽相關(guān)基因ALF、crustin、lectin的表達(dá)，以及血淋巴的細(xì)菌清除能力來(lái)參與無(wú)脊椎動(dòng)物抗細(xì)菌先天免疫應(yīng)答。
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