山东大学JBC：一个C-型凝集素可抑制虾血淋巴菌群

　　

生物通报道：山东大学二级岗特聘教授王金星和马里兰大学Gerardo R. Vasta教授，在2014年3月11日的《Journal of Biological Chemistry》杂志发表的一项最新研究中，报道了一个C-型凝集素（称为MjHeCL），它通过调节抗菌肽的表达，可抑制斑节虾血淋巴中的微生物群落。

健康的脊椎动物或无脊椎动物，在其提供的微环境中与不同的细菌群落形成共生体。近年来，对于这种共生体建立机制的研究，已经取得了重大进展。在脊椎动物中，微生物主要居住在动物体外表面如皮肤，或直接接触外界环境的腔体如肠道。

然而，在一些健康的无脊椎动物（如虾）中，细菌不仅存在于消化道，而且还存在于循环的血淋巴（Hemolymph）内。目前，在其他水生无脊椎动物物种中也观察到这一现象。在虾类中，与肠道菌群相比，血淋巴中的细菌群落相对较低，通常包括一些能够在压力情况（例如可能在水产养殖环境中发生的情况）下变成机会致病菌的菌种。

然而，对于血淋巴菌群内稳态的调节机制，在很大程度上仍然未知，研究人员也一直找不到在这种富营养环境中抑制细菌增殖的因子。虽然在虾血淋巴中已被确定的抗菌肽（antimicrobial peptides，AMPs）可能作为抑制因子的候选者，但是，细菌如何被检测，AMPs表达如何被调控，以及它们如何抑制虾血淋巴中微生物的增殖，仍然还是未知的。

无脊椎动物缺少脊椎动物特有的抗体-和T/B细胞适应性免疫，只能依赖物理障碍和先天免疫作为传染病防护剂。在不同的识别和效应物先天免疫因子当中，凝集素和抗菌肽对检测、控制或消除任何潜在的病原体，发挥关键的作用，不仅在无脊椎动物，而且在大多数脊椎动物中也是如此。通过结合微生物表面的糖链（包括脂多糖和肽聚糖），无脊椎动物的C-型凝集素（CTLs），不仅经由糖识别域（carbohydrate recognition domain，CRD）有效参与病原体识别的最初阶段，而且还参与不同的抗菌效应物功能，例如固定、吞噬作用和清除、封装、瘤节形成、酚氧化酶原系统/黑化作用的激活等等。

因此，对于病原体识别和激活引起抗菌效应物功能的路径而言，无脊椎动物的CTLs可能比脊椎动物的CTLs承担更多的负担。此外，根据研究人员观察到，比起哺乳动物，昆虫和甲壳类动物有一个更大的CTL蛋白子集。通过转录组分析发现，虾的体液CTL由至少49个成员组成，相比其他无脊椎动物和脊椎动物而言，它高度扩张和多样化。

在这项研究中，研究人员确定和描述了一个在血细胞中高度表达的CTL，它存在于斑节虾（Marsupenaeus japonicus）的血浆中，具有很高的商业价值，研究人员称其为MjHeCL（M. japonicushemocyte C-type lectin）。尽管MjHeCL的表达不受微生物挑战的影响，但是研究人员发现，通过RNA干扰（RNAi）沉默其表达，能引起虾血淋巴中细菌增殖失控，最终导致虾死亡。可以通过注射重组体MjHeCL使这种现象得以缓解，这种重组体MjHeCL可使敲除虾恢复到健康状态。

研究人员进行的一项机械学分析表明，MjHeCL通过调节抗菌肽的表达，能够抑制细菌的增殖。MjHeCL在虾免疫内稳态起关键的功能，可能是因为与其它凝集素相比，它能够识别更宽多的血淋巴微生物组分。这项研究阐述了MjHeCL在保持虾健康状态中的作用，为C-型凝集素——无脊椎动物中多样化和丰富的凝集素家族——的生物学意义提供了新的见解。（生物通：王英）

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注：血淋巴是无脊椎动物血腔内流动的血样液体，无色，兼具血液和淋巴样组织液的特性，内含血细胞，间质液和血浆，可占动物体重的30-40%。主要起营养物质运输，温度调节和创伤愈合的作用。拥有血淋巴的动物有属于开放性循环系统（初级体腔和次级体腔的融合）的软体动物、节肢动物和尾索动物。而昆虫的氧气运输则是通过气管，而不是血淋巴完成的。其作用是营养，清洁，传导热量，防御免疫，运输营养和骨骼作用，缓冲作用。

王金星博士、教授、博士生导师。山东大学二级岗教授。享受国务院政府特殊津贴。近十几年来一直从事无脊椎动物先天免疫研究。主持和参加国家自然科学基金重点和面上项目、国家863和省部级等项目20余项，先后参加2项973项目。在The Journal of Immunology, Journal of Virology, Cellular and Molecular Life Sciences等国内外刊物发表论文100余篇。获国家发明专利6项。2011年获教育部高等学校科学研究优秀成果奖—自然科学一等奖1项，获山东省优秀科技工作者（2011，省人社厅，省科协）、山东大学优秀教师（2011，山东大学）和山东省突出贡献科学家（2012，省科协）等称号。

生物通推荐原文摘要：
A shrimp C-type lectin inhibits proliferation of the hemolymph microbiota by maintaining the expression of antimicrobial peptides
Abstract：Some aquatic invertebrates such as shrimp, contain low albeit stable numbers of bacteria in the circulating hemolymph. The proliferation of this hemolymph microbiota in such nutrient-rich environment is tightly controlled in healthy animals, but the mechanisms responsible had remained elusive. In the present study, we report a C-type lectin (MjHeCL) from the kuruma shrimp (Marsupenaeus japonicus) that participates in restraining the hemolymph microbiota. Although the expression of MjHeCL did not seem to be modulated by bacterial challenge, the down-regulation of its expression by RNA interference led to proliferation of the hemolymph microbiota, ultimately resulting in shrimp death. This phenotype was rescued by the injection of recombinant MjHeCL, which restored the healthy status of the knockdown shrimp. A mechanistic analysis revealed that MjHeCL inhibited bacterial proliferation by modulating the expression of antimicrobial peptides. The key function of MjHeCL in the shrimp immune homeostasis might be related to its broader recognizing spectrum of the hemolymph microbiota components than other lectins. Our study demonstrates the role of MjHeCL in maintaining the healthy status of shrimp, and provides new insight into the biological significance of C-type lectins, a diversified and abundant lectin family in invertebrate species.