综述：海洋双壳类C型凝集素：功能多样性与结构见解

《Marine Drugs》：C-Type Lectins from Marine Bivalves: Functional Diversity and Structural Insights

本文系统综述了海洋双壳类C型凝集素（CTLs）的免疫功能、结构多样性及其在营养、发育等生理过程中的作用，指出其精细糖结合特异性研究的不足，为未来糖生物学和免疫学研究提供了重要方向。

　　

C型凝集素（CTLs）是一类依赖钙离子（Ca²⁺）的糖结合蛋白，在先天免疫中作为模式识别受体发挥关键作用。海洋双壳类动物拥有极其丰富且多样化的CTLs库，但其结构、功能和调控机制的系统性综述仍较为缺乏。本文旨在整合当前关于双壳类CTLs的研究进展，涵盖其生物合成、组织特异性表达、免疫防御功能及其他生理过程中的多重角色。

生物合成与组织分布

双壳类CTLs的显著特征不仅是基因家族的显著扩张和结构多样性，还包括其复杂且受动态调控的组织特异性表达模式。研究表明，CTLs在血细胞、肝胰腺、鳃、外套膜等免疫相关组织和与外界环境直接接触的器官中高表达。肝胰腺是CTLs表达的关键部位，部分CTLs的转录水平可达血细胞的500倍以上，凸显其在体液和细胞免疫中的核心贡献。鳃和外套膜中的CTLs则主要参与黏膜屏障的免疫防御。不同CTLs亚型在同一物种中呈现非重叠的表达谱，反映了该家族的功能特化。例如，菲律宾蛤仔的CTL-1和CTL-5在鳃中高表达，而CTL-2、CTL-4和CTL-6在肝胰腺中表达最高。

CTLs的表达受到病原体感染和环境胁迫的强烈调控。细菌感染可诱导血细胞中CTLs转录本的快速上调，如栉孔扇贝的Cflec-3在哈维氏弧菌感染后12小时内表达量增加328倍。不同病原相关分子模式（PAMPs）可激活不同的CTLs基因集合，显示出高度的应答特异性。此外，CTLs的表达还受温度、缺氧、酸化、污染物等 abiotic 胁迫因子的影响，表明其是维持机体在变化环境中稳态的关键元件。值得注意的是，部分CTLs还参与早期发育、附着变态、营养摄取等过程，例如太平洋牡蛎的C-type lectin 3在胚胎和幼虫阶段高表达，而黏膜CTLs（如CvML）在饥饿状态下表达显著上调，证实其在食物颗粒识别中的功能。

抗菌特性与免疫功能

双壳类CTLs在免疫防御中扮演多重角色，包括病原体识别、凝集、调理吞噬和补体系统激活等。重组蛋白功能实验证实，许多CTLs能广谱结合脂多糖（LPS）、肽聚糖（PGN）、葡聚糖等多种PAMPs，并对革兰氏阴性和阳性菌表现出凝集和生长抑制活性。例如，菲律宾蛤仔的VpClec-1和VpClec-2能增强血细胞的吞噬和包裹作用，VpClec-1还可诱导血细胞趋化。长牡蛎的CgCLEC-TM2可调节白细胞介素-17（CgIL17）的表达，影响下游免疫级联反应。

CTLs的功能多样性与其结构特征密切相关。部分CTLs（如CfLec-2、AiCTL-9）能显著促进血细胞对包被微球的黏附与包裹，表明其在细胞黏附中的作用。此外，某些CTLs（如CgCLec-CCP）可通过与丝氨酸蛋白酶CgMASP1-1相互作用激活补体C3，调控炎症、吞噬等过程。

C型凝集素的其他功能

除免疫功能外，CTLs还参与双壳类的摄食、发育、附着和生物矿化等生理过程。黏膜CTLs（如CvML、MeML）在鳃和唇瓣的黏液细胞中高表达，负责识别和筛选食物颗粒。饥饿可诱导其表达急剧上升，证实其在营养摄取中的核心作用。在幼虫附着变态过程中，CTLs基因显著激活，可能通过识别底物糖链并激活Syk和MAPK信号通路，介导细胞黏附和细胞外基质重塑。

在足丝形成中，CTLs（如apfp-1）通过形成糖-凝集素富集界面，缓解机械应力，增强足丝系统的耐久性。在生物矿化过程中，CTLs（如HcLecI）作为结构元件整合几丁质支架与基质蛋白，调控碳酸钙晶体的成核、形态和生长，并可能在壳修复和珍珠囊形成中协调免疫防御与矿化。

C型凝集素的结构

双壳类CTLs的结构极为多样，包括单结构域、多结构域、跨膜型和分泌型等多种形式。保守的糖识别域（CTLD）呈现典型的反平行β-片层和α-螺旋结构，但关键功能基序（如EPN/QPD和WND）存在广泛变异，这决定了其糖结合特异性和钙离子依赖性。序列一致性矩阵和系统发育分析显示，尽管氨基酸序列同源性低，但CTLDs在三级结构上高度保守（TM-score > 0.8），表明其演化主要在功能位点而非整体折叠。

实验结构解析的案例（如Codakine和SPL-2）揭示了双壳类CTLs结合机制的多样性。Codakine采用经典的Ca²⁺依赖方式识别甘露糖，而SPL-2则通过芳香族残基堆叠作用实现Ca²⁺非依赖的N-乙酰氨基糖识别，体现了结构保守下的功能创新。

C型凝集素的糖结合特异性

双壳类CTLs的糖结合特异性复杂多样，不完全遵循传统基序预测。例如，虾夷扇贝的GYL对硫酸化乳糖胺衍生物具有高亲和力，而Codakine则特异性结合非核心岩藻糖基化的复杂N-糖链。部分CTLs（如AiCTL-7）即使携带非典型EPD基序，仍保留甘露糖和半乳糖结合能力。此外，SPL-1/2、CfLec-2等CTLs不依赖Ca²⁺即可实现糖识别。这种特异性多样性使双壳类CTLs成为识别肿瘤相关糖链的潜在工具，尤其在硫酸化糖链和特定N-糖链检测方面具有应用前景。

结论

双壳类CTLs是一类功能多样、结构复杂的免疫分子，在病原识别、免疫调节及多种生理过程中发挥重要作用。尽管其免疫功能已被广泛证实，但精细糖结合特性的研究仍显不足。未来研究需聚焦于其结构与糖特异性关系，以充分挖掘其在糖生物学和生物医学领域的潜力。