新型以胃组织为主的C型凝集素(LvnCTL)能引发对虾(Litopenaeus vannamei)中副溶血性弧菌(Vibrio parahaemolyticus)和WSSV病毒的免疫反应

时间:2026年1月30日
来源:Fish & Shellfish Immunology

编辑推荐:

该研究鉴定并表征了凡纳滨对虾(L. vannamei)中一种胃特异性C型凝集素LvnCTL,其含信号肽和CTLD结构域,通过Ca²⁺依赖性凝集革兰氏阴阳性菌(如V. parahaemolyticus和S. aureus)发挥作用,抑制病原体入侵。基因沉默实验显示LvnCTL对抵御弧菌和WSSV感染至关重要,并调控抗菌肽、细胞因子及proPO等免疫相关基因表达。研究为虾类 innate免疫机制提供了新证据。

广告
   X   

牛胜文|傅宁|王玉玉|邢梦欣|安美玲|徐红丽|肖邦|宋伟艳|曾永清|奥兰多·博拉斯-伊达尔戈|王辉
中国山东省日照市日照职业技术学院海洋技术系,276826

摘要:

C型凝集素(CTLs)属于模式识别受体(PRRs)家族,能够结合病原体表面的碳水化合物,并参与虾的免疫反应。在本研究中,我们鉴定并表征了一种新的主要存在于胃部的C型凝集素(命名为LvnCTL),该凝集素存在于Litopenaeus vannameiL. vannamei)中。LvnCTL的N端包含一个信号肽,C端包含一个典型的C型凝集素结构域(CTLD)。系统发育分析表明,LvnCTL属于一个与脊椎动物CTLs亲缘关系更近的独立分支。LvnCTL在胃部高表达,并且其表达会因免疫刺激和病原体感染而显著增强。功能实验显示,沉默LvnCTL会促进Vibrio parahaemolyticus和白斑综合征病毒(WSSV)的复制,从而增加虾的易感性。相反,重组LvnCTL能够以Ca2+依赖的方式有效凝集革兰氏阴性菌V. parahaemolyticus和革兰氏阳性菌Staphylococcus aureus。此外,沉默LvnCTL显著改变了与免疫相关的基因表达,包括抗菌肽、细胞因子和prophenoloxidase(proPO)基因。综上所述,这些发现表明LvnCTL在抑制病原体入侵的虾免疫反应中起着关键作用。

引言

根据联合国粮食及农业组织(FAO)的统计数据显示,Litopenaeus vannameiL. vannamei)是虾养殖中的主要物种,2019年占全球虾产量的近80%。然而,近年来其养殖规模的迅速扩张伴随着传染性疾病的出现,这对全球虾产业的可持续发展构成了重大挑战[1]、[2]。多种病原体,包括细菌和病毒,可以感染虾并导致死亡。其中,Vibrio parahaemolyticusVPAHPND)和白斑综合征病毒(WSSV)造成了巨大的经济损失[3]、[4]、[5]。虾的急性肝胰腺坏死病(AHPND)是由携带pVA质粒的VPAHPND引起的,该质粒编码PirAvp和PirBvp毒素[6]、[7]。而WSSV是一种高度传染性的病毒,可导致白斑综合征(WSS),在7到10天内导致高达100%的死亡率[8]。深入了解病原体与虾之间的相互作用不仅对于开发抗病原体策略至关重要,也有助于支持虾养殖的可持续发展。
由于虾缺乏适应性免疫,先天免疫系统是它们抵御微生物的主要防线[9]、[10]。多种模式识别受体(PRRs),包括Tolls[11]、[12]、清道夫受体[13]、肽聚糖识别蛋白[14]和凝集素[15],能够感知并结合病原体相关的分子模式(PAMPs),从而触发免疫反应以消除病原体[16]。在这些受体中,C型凝集素(CTLs)在甲壳类动物中形成一个高度多样且丰富的家族,每个成员通常至少包含一个碳水化合物识别结构域(CRD)[17]。例如甘露糖结合凝集素(MBL)[18]、collectin-10(CL-10)和collectin-11(CL-11)[19]等CTLs,作为可溶性模式识别分子,通过结合胶原样三螺旋结构与识别结构域来检测和消除病原体[17]。
近年来,不同甲壳类动物物种中CTLs的序列、表达模式和免疫功能得到了广泛研究。例如,来自Scylla paramamosain的SpCTL6具有典型的C型凝集素结构特征,能够结合PAMPs,并以Ca2+依赖的方式表现出广泛的细菌凝集活性[20]。从Portunus trituberculatus中分离出的PtCTL-9能够识别非自身成分以靶向和消除微生物,并通过促进吞噬作用和血细胞包裹发挥调理素的作用[21]。同样,CTLs在虾的先天免疫中也发挥着重要作用。例如,郑等人报道MjCTL可以直接与WSSV包膜蛋白相互作用,并具有抗V. parahaemolyticus的功能[22]。此外,张等人发现CTL33能促进肠道细菌生物膜的形成并维持肠道微生物群的稳态[23]。罗等人还表明LvCTL5具有免疫调节活性[24]。因此,对虾中新CTLs的研究有助于我们更好地理解虾的先天免疫机制,并有助于开发有效的策略来保护虾免受病原体侵袭。
在本研究中,我们鉴定了一种新的主要存在于胃部的C型凝集素LvnCTL,成功克隆并分析了其全长cDNA序列,并评估了其在12种不同组织中的mRNA表达情况。此外,还研究了病原体感染后LvnCTL在胃部的时间表达模式。同时,还评估了LvnCTL对V. parahaemolyticusStaphylococcus aureusS. aureus)的凝集活性。我们的研究表明,LvnCTL在抵抗V. parahaemolyticus和WSSV方面具有重要作用,为了解CTLs在虾免疫中的作用提供了新的见解。

实验部分

实验材料

实验所用L. vannamei(约5克)来自中国日照市的一个养殖场。采用先前描述的方法[25]随机采样这些虾,以确认是否存在V. parahaemolyticus和WSSV。实验前,这些虾在盐度为25‰、温度为28°C的空气循环水系统中养殖了一周,并喂食商业饲料。V. parahaemolyticusS. aureus和WSSV菌株的获取方法如前所述[26]。

序列分析

基于L. vannamei的转录组数据

LvnCTL的序列

LvnCTL基因(登录号PP786679)包含一个25 bp的5'非翻译区(UTR),一个161 bp的3'非翻译区(UTR)和一个432 bp的开放阅读框(ORF),编码一个含有143个氨基酸的蛋白质,理论分子量为16.48 kDa,等电点为5.86。序列分析显示,N端有一个由残基1–20组成的信号肽,以及位于残基21–143之间的典型C型凝集素结构域(CTLD)(图1A和1B)。多重序列比对结果表明...

讨论

C型凝集素是一类重要的模式识别受体,其特征是具有多样化的长环识别结构域,能够结合多种配体,如碳水化合物、蛋白质和脂质。通过这些相互作用,它们参与多种生理过程,包括免疫防御、发育和代谢调节[17]。虾的CTLs参与非自身识别[38]、凝集[22]、AMPs表达[24]等免疫过程

作者贡献

牛胜文:资金获取、概念设计、方法论、软件使用、数据管理、正式分析、撰写及审稿编辑。
傅宁:验证、实验设计、方法论、正式分析、撰写及审稿编辑。
王玉玉:验证、方法论、正式分析。
安美玲:验证、软件使用、正式分析。
邢梦欣:验证、软件使用、正式分析。
徐红丽:验证、资源获取、正式分析。
肖邦:验证、正式分析。
宋伟艳:

数据可用性

本文研究未使用任何数据。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

本研究得到了山东省自然科学基金(ZR2024QC228)、日照市自然科学基金(RZ2022ZR14)以及日照职业技术学院科技创新团队项目(2025KC03)的支持。资助方未参与研究设计、数据收集与分析、发表决定或手稿撰写。

生物通微信公众号
微信
新浪微博


生物通 版权所有