长牡蛎免疫球蛋白超家族成员结构和功能的分析
免疫球蛋白超家族（IgSF）是所有含有免球蛋白样三维拓扑结构的蛋白分子的群体集合。脊椎动物中含有基于免疫球蛋白的适应性免疫，无脊椎动物虽然缺乏高度可变的免疫球蛋白，但已有研究表明无脊椎动物中具有类似适应性免疫的“选择适应性免疫”（alternative adaptive immunity），无脊椎动物中的免疫球蛋白超家族（IgSF）成员分子可能在无脊椎动物的“选择适应性免疫”应答中发挥重要作用。目前对于软体动物IgSF成员结构和免疫功能的了解非常有限。本文采用生物信息学、分子生物学、免疫学等手段，鉴定并分析了长牡蛎IgSF分子的结构和进化特征，探讨了IgSF分子在长牡蛎个体发育和免疫微生物（河...
| Main Author: | |
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| Other Authors: | |
| Format: | Other/Unknown Material |
| Language: | Chinese |
| Published: |
2016
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| Subjects: | |
| Online Access: | http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/116992 |
| Summary: | 免疫球蛋白超家族（IgSF）是所有含有免球蛋白样三维拓扑结构的蛋白分子的群体集合。脊椎动物中含有基于免疫球蛋白的适应性免疫，无脊椎动物虽然缺乏高度可变的免疫球蛋白，但已有研究表明无脊椎动物中具有类似适应性免疫的“选择适应性免疫”（alternative adaptive immunity），无脊椎动物中的免疫球蛋白超家族（IgSF）成员分子可能在无脊椎动物的“选择适应性免疫”应答中发挥重要作用。目前对于软体动物IgSF成员结构和免疫功能的了解非常有限。本文采用生物信息学、分子生物学、免疫学等手段，鉴定并分析了长牡蛎IgSF分子的结构和进化特征，探讨了IgSF分子在长牡蛎个体发育和免疫微生物（河口弧菌、溶藻弧菌、塔氏弧菌、灿烂弧菌和鳗弧菌）和PAMPs（LPS、PGN、GLU和poly（I:C））刺激的表达模式，查明了几种IgSF成员分子（CgJAM-A-L、CgSiglec-1和CgNCAM）的结构与免疫学功能。 通过结构域分析，从长牡蛎中共鉴定得到了268个IgSF成员分子, 分别含有1-36个Ig 结构域，其中162个基因由Ig结构域串联重复而成，而其余106个基因（39.6%）则由Ig结构域与其它结构域重组而成。注释分析提示长牡蛎IgSF主要具有识别和粘附的功能，其中共有217个IgSF成员分子被预测具有识别和结合的功能。HMM-3D功能聚类的分子结果对GO注释的结果做了进一步的补充，将部分在Blast2GO软件中未能成功注释基因与其他明确注释基因聚类到了一起。根据已报道海洋动物基因组中IgSF的进化分析发现，IgSF家族体现出以海绵动物、棘皮动物和半索动物为节点的阶段性扩张趋势。 转录组分析发现PAMPs和弧菌刺激后表达量显著升高的IgSF分子数量分别达到116和166个，提示长牡蛎IgSF可能在免疫应答反应中发挥重要功能。发现大量的IgSF在免疫响应中具有高度的特异性，且含较少Ig结构域的IgSF分子功能多样性更为丰富，表明长牡蛎IgSF在进化扩张过程中存在结构和功能的分化。在灿烂弧菌刺激的转录组分析中筛选获得大量的IgSF单碱基突变和可变剪接，并且有大量突变位点具备对灿烂弧菌二次刺激的特异性，暗示长牡蛎IgSF可能通过点突变和可变剪接产生多样性，且点突变形成的新个体变异型可能参与 “选择适应性免疫”应答。另外通过分析长牡蛎不同时期的转录组数据发现，部分长牡蛎IgSF能够在特定发育时期上调表达，可能参与母源免疫和卵裂期、胚胎期、幼虫期和稚贝型的发育调控。 非跨膜型的CgJAM-A-L是在长牡蛎中发现的一个JAM家族分子同源基因，含有三个串联的I-set型Ig 结构域。它能够识别并结合多种PAMPs（LPS、PGN、MAN、LTA、poly（I:C）和GLU）和微生物（灿烂弧菌、鳗弧菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、藤黄微球菌、耶罗维亚酵母和毕赤酵母），并在长牡蛎的固有免疫应答中发挥调理作用。同时CgJAM-A-L的结构进化信息表明了JAM家族分子与抗体分子可能具有一个多功能的“祖先基因”，并在进化中实现了功能的特异性分化，从而分别形成JAM和抗体分子。跨膜型的CgSiglec-1基因包含两个Ig结构域和两个胞内的受体酪氨酸抑制基序（ITIM），并在长牡蛎的免疫识别和诱导下游级联反应中发挥连接作用。它在各组织中广泛分布，并且血淋巴细胞中的转录本能够在灿烂弧菌刺激后显著地上调。CgSiglec-1能够结合多种PAMPs（pSIAS、LPS和PGN），并且通过抑制下游信号通路，在血淋巴细胞的凋亡、吞噬和细胞因子的释放中发挥调节作用。跨膜型的CgNCAM包含五个Ig结构域、两个FnIII结构域和一个跨膜区，并可能在长牡蛎的固有免疫中发挥模式识别作用。它与一种植物的凝集素具有较高的相似性，并且在微生物刺激后，血淋巴细胞中的mRNA能够显著上调。重组的rCgNCAM蛋白具有对多种PAMPs（LPS、GLU和MAN）和微生物（灿烂弧菌、鳗弧菌、大肠杆菌、藤黄微球菌、耶罗维亚酵母和毕赤酵母）的广谱识别能力。同时CgNCAM还可能在长牡蛎Extracellular traps的形成中发挥重要的作用。三中不同类型的IgSF共同说明长牡蛎IgSF的主要功能是识别和粘附，游离型的IgSF可能发挥调理分子的作用，而跨膜型IgSF能够作为抗原分子的表面受体并调节下游的免疫通路。 ... |
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