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为解决海参养殖中受灿烂弧菌(Vibrio splendidus)侵害的问题,研究人员开展对海参(Apostichopus japonicus)新型 NLR 受体的研究。结果发现 AjDD-NLR 可识别多种病原体相关分子模式(PAMPs),通过招募 AjDD-caspase 调节细胞裂解死亡。这有助于理解海参免疫,支持 NLR 起源研究。
在海洋生物养殖的大舞台上,海参可是一位 “明星选手”。它不仅营养丰富,深受消费者喜爱,还在进化生物学研究中占据着重要的位置,处于脊椎动物和无脊椎动物进化过渡的关键节点。然而,随着海参养殖规模不断扩大,疾病问题却如同一朵 “乌云”,笼罩着整个产业。其中,由灿烂弧菌引起的皮肤溃疡综合征,更是让养殖户们头疼不已。这种病发病急、传播快、分布广,给海参养殖业带来了巨大的经济损失。
面对这样的困境,激活海参自身的免疫防御机制,实现内源性疾病控制,就成了突破产业瓶颈的关键所在。来自国内研究机构的研究人员挺身而出,展开了深入研究。他们将目光聚焦在一种新型的 NLR 受体上,希望能从它身上找到抵御疾病的 “密码”。
研究人员通过一系列实验,成功克隆并鉴定出一种来自海参的新型 NLR 受体,命名为 AjDD-NLR。这一发现意义非凡,它不仅有助于我们更深入地理解海参的免疫机制,还为 NLR 起源研究提供了有力的支持。该研究成果发表在《Aquaculture》杂志上。
在研究过程中,研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:一是定量聚合酶链式反应(qPCR)技术,用于检测 AjDD-NLR 在健康海参各种组织中的表达水平;二是病原体相关分子模式(PAMP)结合实验,以此来探究 AjDD-NLR 对不同 PAMPs 的识别能力。
下面来看看具体的研究结果:
- 分子特征研究:研究发现,AjDD-NLR 基因跨度为 3708bp,开放阅读框为 3141bp,编码 1046 个氨基酸残基,预测分子量为 119.6kDa,理论等电点(pI)为 5.96。通过 SMART 分析可知,它由死亡结构域(DD)、核苷酸结合和寡聚化结构域(NACHT)以及少量富含亮氨酸重复序列(LRR)基序组成。利用 qPCR 检测发现,AjDD-NLR 转录本在健康海参的多种组织中均有表达。
- 免疫应答研究:在灿烂弧菌感染海参以及脂多糖(LPS)刺激体腔细胞后,AjDD-NLR 的表达显著上调,这表明它能够对病原体感染做出应答。
- PAMP 识别研究:PAMP 结合实验表明,AjDD-NLR 可通过其 C 末端的 LRR 结构域识别多种 PAMPs。
- 调控机制研究:研究人员还发现了一种同样含有 DD 结构域的新型半胱天冬酶(命名为 AjDD-caspase),它可被 AjDD-NLR 招募。干扰 AjDD-caspase 能够阻断过表达 AjDD-NLR 所促进的细胞裂解死亡,这清晰地证明了 AjDD-NLR 通过 AjDD-caspase 途径调节细胞裂解死亡。
综合研究结论和讨论部分的内容,本次研究意义重大。NLR 在先天免疫中对病原体识别和炎症反应调节起着核心作用,而 AjDD-NLR 作为一种新型的 NLR 受体,其结构和功能的揭示,为我们理解无脊椎动物的免疫机制提供了新的视角。它独特的结构,如 N 末端的 DD 结构域,与其他物种的 NLR 受体有所不同,这暗示着无脊椎动物可能通过 DD 结构域进化出了独特的免疫信号传导机制。同时,对 AjDD-NLR 调节细胞裂解死亡机制的研究,也为未来开发针对海参疾病的防控策略提供了理论基础,有望助力海参养殖业摆脱疾病的困扰,实现可持续发展。