凡纳滨对虾新型跨膜蛋白LvLRRm1的鉴定及其在先天免疫中的功能机制研究

针对甲壳类动物缺乏适应性免疫的防御瓶颈，中山大学团队在凡纳滨对虾中发现并鉴定了一种新型含LRR结构域的跨膜蛋白LvLRRm1。研究表明该蛋白通过识别LPS/PGN等PAMPs，调控抗菌肽和酚氧化酶系统基因表达，并可能与Toll3通路互作，显著增强对副溶血弧菌的抗性。这项研究为无脊椎动物先天免疫机制提供了新见解，并为对虾养殖病害防控提供了潜在靶点。

　　

【研究背景】
在当今全球水产养殖业中，凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)占据着举足轻重的地位，其产量超过全球对虾总产量的80%。然而高密度养殖环境导致病害频发，特别是由副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)引起的急性肝胰腺坏死病(AHPND)、白斑综合征病毒(WSSV)和虹彩病毒(DIV1)等病原体造成的经济损失每年高达数十亿美元。与脊椎动物不同，对虾等无脊椎动物完全依赖先天免疫系统防御病原体，其中含亮氨酸重复序列(Leucine-rich repeat, LRR)的模式识别受体(PRR)扮演着"分子哨兵"的关键角色。虽然Toll样受体(TLR)和NOD样受体(NLR)的功能已有较多研究，但绝大多数LRR蛋白仍如同"暗物质"般功能未知。

【研究方法】
中山大学研究人员通过转录组分析从凡纳滨对虾中鉴定出LvLRRm1基因，采用系统发育分析、原核表达纯化技术研究其结合特性，通过RNA干扰(RNAi)构建基因敲低模型评估抗感染功能，结合转录组测序分析下游调控网络。实验用对虾(约5g)购自海尚尔公司养殖场，病原体挑战实验使用1×10⁵ CFU副溶血弧菌(ATCC17802)或等量病毒悬液。

【研究结果】

1. 序列特征分析
   LvLRRm1(登录号PQ281805)编码595个氨基酸的跨膜蛋白，含7个LRR基序和1个LRRCT结构域。系统发育分析显示其与可变淋巴细胞受体(VLR)的亲缘性高于TLR，提示可能代表新型免疫受体家族。

2. 免疫功能验证
   重组LvLRRm1蛋白对革兰氏阳性菌表现出更强结合力，可特异性识别LPS和PGN等PAMP。RNAi沉默LvLRRm1后，对虾对副溶血弧菌的死亡率显著上升，证实其是抗感染的关键防线。

3. 调控机制解析
   转录组分析发现LvLRRm1调控抗菌肽、酚氧化酶系统组分和凋亡相关基因的表达。共表达网络提示其可能与Toll3信号通路存在交叉对话，形成复杂的免疫调控网络。

【结论与意义】
该研究首次在甲壳类中发现并功能表征了LvLRRm1这一新型LRR跨膜蛋白，拓展了对无脊椎动物PRR家族的认识。特别值得注意的是，LvLRRm1可能代表了一类介于VLR和TLR之间的"进化过渡型"免疫受体，为理解LRR蛋白的分子进化提供了重要线索。在应用层面，研究团队提出的"LRRm1-Toll3-抗菌肽"调控轴为开发对虾病害防控策略提供了新靶点，相关成果已发表于《Fish》期刊。这项工作不仅填补了甲壳类先天免疫的知识空白，也为其他经济无脊椎动物的抗病育种提供了理论依据。