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PLOS Pathog| 中山大学何建国团队在对虾中发现介导抗病毒作用的新Toll受体
at :2018/10/9 8:35:23    

近日,中山大学海洋科学学院何建国教授及李朝政副教授团队在宿主介导的抗对虾白斑综合症病毒(WSSV)的分子机制方面取得重要进展,研究人员发现Toll信号通路在抵抗WSSV感染过程中发挥重要作用, 为无脊椎动物Toll受体介导的抗病毒机制提供了重要实验证据。该成果在线发表于病原学国际期刊PLOS Pathogens上,原文题为“RNAi screening identifies a new Toll from shrimp Litopenaeus vannamei that restricts WSSV infection through activating Dorsal to induce antimicrobial peptides”。


 

凡纳滨对虾,俗称南美白对虾,是世界重要的水产经济品种。中国是世界上最大的对虾养殖国,对虾养殖产量占世界对虾养殖产量的40%以上。其中,凡纳滨对虾养殖的比例达到80%以上。近年来,对虾养殖产业病害频发,已成为限制对虾养殖业健康、可持续发展的主要瓶颈。在众多的病害中,以由白斑综合症病毒(WSSV)导致的白斑综合症(WSS)最为严重。养殖对虾在感染WSSV后于3-7天内的死亡率高达100%,给我国对虾养殖业造成了严重的经济损失。目前,宿主介导的抗WSSV的分子机制以及WSSV的致病机理尚不清楚。

 

对虾先天免疫防御机制的研究中,Toll介导抗细菌免疫机制研究得较为透彻,而Toll抗病毒反应的机制却鲜有报道。为鉴定对虾的Toll参与基因,研究人员利用TBLASTN程序从转录组数据中筛选出9个Toll同源基因—Toll1–9。研究人员通过RNA干扰(RNAi)的方法对9个Toll进行筛选,发现Toll4为WSSV的主要拮抗基因。Toll4的敲低促使对虾体内WSSV拷贝数迅速提高,并导致对虾对WSSV感染的耐受性降低,说明Toll4在对虾抵抗WSSV感染过程中发挥重要功能。

 

接下来,研究人员对Toll4介导的抗WSSV机制进行了深入研究。研究发现Toll4的敲低导致WSSV感染的病虾体内的一类特异性的抗菌肽(AMP)表达水平显著下调,如抗脂多糖因子(ALF)家族和溶菌酶(LYZ)家族蛋白成员。进一步研究表明,NF-κB转录因子Dorsal的磷酸化和核质转移在Toll4响应WSSV感染并介导抗菌肽表达过程中发挥至关重要的作用(图1)。有趣的是,免疫荧光实验显示,敲降Toll4不能抑制其他对虾病原(如SHIV、YHV、IHHNV和副溶血弧菌)感染刺激下的Dorsal激活(核质转移),说明Toll4介导的Dorsal激活机制具有WSSV特异性,表明Toll4可能为WSSV的特异性识别受体。该研究为后续防御WSSV提供了重要的药物筛选靶点。

 

图1 在Toll4介导的抗对虾白斑综合症病毒反应中,转录因子Dorsal的磷酸化和核质转移发挥重要作用。

 

研究人员从ALF和LYZ抗菌肽家族中各选取两个成员作为代表进行抵抗WSSV感染功能的探究实验。Pulldown assay实验表明,ALF1、ALF3、LYZ1和LYZ2能与多个WSSV结构蛋白结合;这些抗菌肽重组蛋白的体内注射都能够显著提高对虾对WSSV感染的抵抗力,说明ALF家族和LYZ家族蛋白可能通过与WSSV结构蛋白结合抑制WSSV感染

 

与哺乳动物TLR介导抗病毒机制的研究相比,无脊柱动物Toll通路介导抗病毒机制的研究十分薄弱。本研究表明对虾体内存在Toll4-Dorsal-AMPs的抗病毒(WSSV)途径,同时为无脊椎动物Toll受体介导的抗病毒机制提供了重要实验证据。提出无脊椎动物Toll受体介导抗病毒活性的AMPs的表达,可能是一个普遍的及进化保守的机制,深化了对无脊椎动物Toll介导抗病毒机制的认识。

 

本文第一作者为李浩洋博士后,通讯作者为中山大学海洋科学学院何建国教授和李朝政副教授。该研究受到了国家自然科学基金(31772883),广东省杰出青年基金(2016A030306041),广东特支计划科技创新青年拔尖人才项目(2016TQ03N504)等的支持。

原文链接:

https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1007109

 

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