克氏原螯虾PXN-LGBP-AP-1-Cru1新型抗病毒通路：揭示过氧化物酶体蛋白抑制WSSV增殖的分子机制

《Communications Biology》：The pxn-lgbp-ap-1 pathway restricts virus proliferation by inducing the expression of Cru1 in crayfish

本研究针对甲壳类抗病毒免疫机制不清的问题，揭示了克氏原螯虾中过氧化物酶体蛋白(PXN)通过识别白斑综合征病毒(WSSV)囊膜蛋白VP28，与LGBP相互作用激活AP-1转录因子，诱导抗菌肽Crustin1(Cru1)表达的新型信号通路。该通路独立于已知的抗菌免疫机制，为甲壳类病毒病防控提供了新靶点。

　　

在水产养殖领域，白斑综合征病毒(WSSV)如同悬在甲壳类养殖业头上的达摩克利斯之剑，每年造成数十亿美元的经济损失。这种具有囊膜的双链DNA病毒侵袭力极强，感染克氏原螯虾等经济甲壳类后，发病迅速、死亡率高，目前主要依靠环境调控进行预防，缺乏特效防控手段。更令人困扰的是，甲壳类作为无脊椎动物，其免疫系统完全依赖先天免疫机制，而细胞外的免疫蛋白如何在病毒入侵初期发挥防御作用，一直是科学家们探索的谜题。

传统认知中，过氧化物酶体蛋白(PXN)主要参与抗菌免疫，其在甲壳类血淋巴中作为髓过氧化物酶同源物，通过酚氧化酶原(proPO)系统发挥杀菌作用。但PXN是否以及如何参与抗病毒免疫，科学界知之甚少。与此同时，另一个关键模式识别受体LPS/β-1,3-葡聚糖结合蛋白(LGBP)虽然已知能识别细菌成分并激活proPO级联反应，但其在抗病毒防御中的角色也鲜有报道。这些知识空白严重制约了甲壳类病毒病的有效防控。

正是在这一背景下，山东农业大学兽医学院兰江风教授团队联合大连海洋大学宋林生教授团队，在《Communications Biology》上发表了突破性研究成果。研究团队以克氏原螯虾为模型，系统解析了一条全新的抗病毒信号通路：PXN-LGBP-AP-1-Cru1轴。这条通路如同精密的分子防御系统，当WSSV入侵时，细胞外PXN能直接识别病毒囊膜蛋白VP28，进而与细胞膜上的LGBP"握手"合作，激活转录因子AP-1进入细胞核，最终诱导抗菌肽Cru1的表达。Cru1通过结合VP28蛋白，巧妙抑制病毒颗粒的组装和再感染，形成有效的抗病毒防御。

研究团队运用了多项关键技术方法：通过RNA干扰(RNAi)和抗体阻断技术验证基因功能；利用重组蛋白(rPXN、rCru1)处理模拟过表达效应；采用免疫共沉淀(co-IP)和GST/His pull-down分析蛋白互作；通过免疫荧光技术观察蛋白亚细胞定位；应用染色质免疫沉淀(ChIP)验证转录因子与靶基因启动子的结合。实验样本来自当地市场的健康克氏原螯虾，所有动物实验均遵循山东农业大学动物伦理委员会批准的操作指南。

PXN的抗病毒功能

研究首先证实PXN在WSSV感染后12小时，在无细胞血淋巴、血细胞和鳃组织中表达显著上调。当给螯虾注射重组PXN蛋白后，病毒VP28基因的表达和蛋白水平均受到抑制，病毒拷贝数明显减少，螯虾存活率显著提高。相反，通过RNAi技术敲低PXN表达后，VP28表达和病毒复制均增强。这些结果明确显示PXN在抗WSSV感染中发挥关键作用。

PXN与VP28的相互作用

进一步机制探索发现，PXN能特异性识别WSSV的囊膜蛋白VP28，而非其他主要结构蛋白(VP15、VP19、VP24、VP26)。免疫共沉淀和免疫荧光实验证实，在WSSV感染后，PXN与VP28在血细胞膜上发生共定位，表明PXN作为细胞外识别分子，直接与病毒颗粒相互作用。

PXN与LGBP的相互作用

研究发现PXN与模式识别受体LGBP在血细胞膜上发生特异性相互作用，而与其他潜在受体(Toll、Domeless)无结合。WSSV感染后，PXN和LGBP在细胞膜上的表达均增加，且免疫荧光显示二者在细胞膜和细胞质中共定位，提示它们可能形成复合物传递病毒识别信号。

LGBP的抗病毒功能

LGBP在WSSV感染后表达上调，其功能缺失(通过RNAi或抗体阻断)导致VP28表达和病毒复制增强，证实LGBP是抗WSSV感染的必要组分。

PXN和LGBP对AP-1核转位的调控

研究发现重组PXN处理可特异性诱导转录因子AP-1的核转位，而不影响Dorsal的定位。当LGBP被抑制时，PXN促进AP-1核转位的效应被阻断，表明PXN需要与LGBP协同激活AP-1。

Cru1的表达及抗病毒功能

在六种抗菌肽(ALF1、ALF2、Cru1、Cru2、Lysi1、Lysi2)中，PXN和LGBP特异性调控Cru1的表达。AP-1可直接结合Cru1启动子区域诱导其转录。重组Cru1蛋白能抑制WSSV复制，并通过结合VP28抑制病毒组装和再感染。

研究最终构建了完整的信号通路模型：WSSV感染后，PXN作为细胞外配体分泌到血淋巴中，识别病毒囊膜蛋白VP28，进而与细胞膜上的LGBP相互作用，诱导AP-1转录因子核转位，激活Cru1基因转录。产生的Cru1通过结合VP28抑制病毒组装和再感染，完成抗病毒防御。

这项研究的重要意义在于首次完整揭示了PXN和LGBP在甲壳类抗病毒免疫中的协同作用机制，发现了一条独立于已知抗菌免疫的新型信号通路。该通路不仅深化了对无脊椎动物免疫系统的认识，更重要的是为开发甲壳类病毒病的新型防控策略提供了理论依据和潜在靶点。通过调控PXN-LGBP-AP-1-Cru1轴，有望增强甲壳类的抗病毒能力，减少养殖业经济损失，具有重要的科学价值和实际应用前景。