海洋所在甲殼動物抗病毒免疫的細胞和分子基礎(chǔ)方面取得新進展
近日,中國科學院海洋研究所甲殼動物生殖與遺傳工程研究組在甲殼動物抗病毒免疫的細胞和分子基礎(chǔ)方面取得新進展,相關(guān)研究成果分別發(fā)表于國際期刊Journal of Advanced Research和PLoS Pathogens。
動物為抵御病原感染進化出復(fù)雜的免疫防御系統(tǒng),其中淋巴器官是高等動物免疫系統(tǒng)的重要組成部分,它在調(diào)控淋巴細胞發(fā)育和免疫應(yīng)答等過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。由于缺乏體細胞抗原受體重排和高度分化的淋巴譜系細胞,傳統(tǒng)認為無脊椎動物不具有真正的淋巴器官。而在甲殼動物發(fā)現(xiàn)的類淋巴器官(也稱為Oka)因其組織形態(tài)和病原響應(yīng)特征與脊椎動物淋巴器官存在一定相似性而得以命名,但其是否具備脊椎動物淋巴器官的功能仍不清楚。另外,NLR作為動物先天免疫的重要胞內(nèi)模式識別受體,由于其介導的“細胞焦亡”被發(fā)現(xiàn)以來便成為免疫學研究領(lǐng)域的“明星分子”。然而,甲殼動物作為生物學進化領(lǐng)域一個獨特的分類單元,關(guān)于其NLR 的功能和作用機制的了解十分缺乏。
研究團隊整合單細胞核RNA測序、跨物種比較分析及細胞毒性測試等多種技術(shù)手段,首次在對蝦Oka中鑒定到組織特異性巨噬細胞樣細胞、淋巴細胞前體樣細胞和表達ZAP-70的自然殺傷(NK)樣細胞,并發(fā)現(xiàn)上述細胞在白斑綜合征病毒(WSSV)感染后發(fā)生聚集性遷移,形成Oka在病原感染后出現(xiàn)的特有組織學結(jié)構(gòu)——淋巴器官球狀體(lymphoid organ spheroid, LOS)細胞簇;此外,Oka中ZAP-70陽性細胞具有脊椎動物NK細胞的細胞殺傷活性。研究結(jié)果明確了對蝦Oka在功能上與脊椎動物淋巴器官的相似性,為探索淋巴器官的起源與演化提供了重要證據(jù)。
另外,研究團隊在甲殼類動物凡納濱對蝦中鑒定一種NLR 分子(LvNLRC),其可作為細胞內(nèi)受體識別 DNA 病毒類似物,并通過調(diào)控 STING 介導的類干擾素通路參與抗病毒感染過程,并發(fā)現(xiàn)親環(huán)蛋白A(LvCypA)可通過與LvNLRC直接互作調(diào)控上述過程。這種調(diào)控機制在動物NLR免疫調(diào)控領(lǐng)域尚屬首次報道。研究結(jié)果不僅在甲殼類動物中鑒定出一種此前未被表征的細胞內(nèi)病毒模式識別受體,還闡明了一種調(diào)控NLR免疫功能的新機制,為深入理解甲殼動物抗病毒免疫分子機制和NLR免疫調(diào)控機制提供了重要參考。

圖1 Oka的細胞圖譜

圖2 WSSV感染引起巨噬細胞樣細胞聚集遷移并誘發(fā)其抗病毒反應(yīng)

圖3 Oka對異源細胞的細胞毒性活性

圖4 凡納濱對蝦LvNLRC調(diào)控抗WSSV免疫的分子機制示意圖
論文第一作者分別為中國科學院海洋研究所孫明哲助理研究員、李詩豪研究員等,李富花研究員等為論文通訊作者。研究得到中國科學院先導專項、國家自然科學基金和蝦蟹產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項目資助。
論文信息:
Mingzhe Sun, Shihao Li*, Yuan Liu, Fuhua Li*. Single-nucleus RNA sequencing illuminates a functional analog of lymphoid organ in crustacean. Journal of Advanced Research. 2025, In press. doi: 10.1016/j.jare.2025.11.018.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123225009130
Shihao Li#, Xuechun Li#, Mingzhe Sun, Fuhua Li*. An invertebrate NLR recognizes viral nucleic acids and balances the antiviral signaling pathway through interaction with STING and Cyclophilin A. PLoS Pathogens, 2025, 21(8): e1013433. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1013433.
https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371%2Fjournal.ppat.1013433
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