《Field Crops Research》：Functional characterization of a canonical C-type lectin from
Mytilus coruscus: Roles in innate immunity and feeding processes
编辑推荐：
C型凝集素MytiCTL17A在贻贝免疫防御和摄食调控中的双重功能研究
金英荣|陈传月|王泽凯|秦潘|廖志|张晓琳|严晓军
中国浙江省舟山海洋大学海洋科学与技术学院海洋生物学蛋白质工程实验室，316022
摘要
C型凝集素（CTLs）在免疫防御和摄食调节中起着关键作用，是无脊椎动物识别病原体和吸收营养物质的主要介质。尽管先前的研究已经证明了CTLs在Mytilus coruscus的免疫反应中的作用，但它们在摄食调节中的作用仍不清楚。在这项研究中，我们从M. coruscus中鉴定出一种C型凝集素，命名为MytiCTL17A，并研究了其在免疫防御和摄食行为中的双重功能。纯化的重组MytiCTL17A可以结合LPS和PGN，同时还能结合革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌，促进细菌的凝集。值得注意的是，这种凝集作用可以被PAMPs抑制。这些发现证实了rMytiCTL17A作为模式识别受体（PRR）的功能，能够识别PAMPs，结合细菌并促进其凝集，从而参与免疫防御。此外，rMytiCTL17A还表现出直接的抗菌活性。在摄食实验中，rMytiCTL17A可以结合微藻并降低M. coruscus的摄食速率，表明它参与了摄食过程。此外，rMytiCTL17A能够识别微藻表面的碳水化合物（D-Man、D-Gal、Glu、Mal和Suc），并诱导微藻的凝集。值得注意的是，这种凝集作用可以被D-Man抑制，表明其依赖于碳水化合物的识别。因此，rMytiCTL17A也通过识别特定的碳水化合物参与摄食。这项研究强调了rMytiCTL17A的多功能性，并为C型凝集素在双壳类动物中的作用提供了新的见解，对提高水产品的疾病抵抗力和摄食效率具有潜在意义。
引言
贻贝（Mytilus属）是生态上重要的生物，在全球水产养殖中占据关键地位[1,2]。作为固着滤食性生物，它们不断暴露在各种环境病原体和悬浮颗粒中的营养物质中。因此，强大的先天免疫防御和高效的摄食机制对它们的生存、种群可持续性和生态功能至关重要。因此，了解贻贝的免疫系统和摄食效率对于保护它们的健康和支持水产养殖的长期可持续性至关重要。
与具有适应性免疫的脊椎动物不同，贻贝完全依赖先天免疫，这种免疫必须足够强大以应对多样化和不断演变的病原体。这一过程的初始步骤是免疫识别，其中模式识别受体（PRRs）识别入侵微生物上的保守的病原体相关分子模式（PAMPs），如细菌脂多糖（LPS）、肽聚糖（PGN）和真菌β-1,3-葡聚糖。这种识别会触发下游的免疫反应[3,4]。鉴于PAMPs的多样性，贻贝进化出了丰富的PRR库。表征这些受体对于深入了解贻贝的先天免疫至关重要。
在PRRs中，C型凝集素（CTL）家族是最大、最多样化和功能最显著的家族之一[5,6]。在脊椎动物和无脊椎动物中，CTLs介导了多种先天免疫反应，如非自我识别[7]、[8]、[9]、微生物凝集[10]、[11]、[12]和直接抗菌活性[14]、[15]、[16]。虽然这些经典的免疫作用已经得到证实，但新的证据表明，双壳类动物中的CTLs也可能识别食物颗粒并介导颗粒的凝集，这表明它们在摄食相关过程中可能具有双重功能[13]、[14]、[15]、[16]、[17]。这种双重功能代表了CTL生物学的一个新方面，然而CTL介导的摄食的潜在分子机制和生理意义仍大部分未得到探索。因此，研究CTLs的免疫和摄食相关功能可以为了解它们在滤食性无脊椎动物中的多功能性提供新的见解。
Mytilus coruscus是浙江省沿海一种具有商业价值的物种，对细菌感染具有很强的抵抗力，并且在污染和高密度养殖等压力条件下具有较高的疾病耐受性[18]。这种适应性使其成为研究双壳类动物免疫和防御机制的理想模型。到目前为止，仅在M. coruscus中鉴定出一个CTL基因McCTL1并对其功能进行了表征[19]。重组McCTL1蛋白可以结合并抑制革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的生长，同时还能结合微藻，表明其在摄食行为中可能发挥作用。尽管对CTLs的免疫功能有了越来越多的了解，但它们在M. coruscus中调节摄食行为的作用仍不清楚。
在这项研究中，我们从M. coruscus在饥饿压力下的鳃部转录组数据中鉴定出一个显著下调的基因MytiCTL17A。功能表征揭示了它作为C型凝集素的双重作用。在免疫防御中，它作为模式识别受体（PRR）通过识别PAMPs来结合细菌，从而参与免疫防御。在摄食行为中，它通过识别微藻中的碳水化合物（如D-Man）并诱导其凝集来调节食物颗粒的捕获和摄入。这些发现强调了MytiCTL17A的多功能性，突显了它在M. coruscus中的免疫防御和摄食行为中的作用，并加深了我们对双壳类动物中CTL功能的理解。
部分摘录
M. coruscus、微藻和细菌
成年M. coruscus来自中国浙江省舟山市嵊泗县沟岐岛的甘溪海水养殖场。贻贝的平均重量为24.17 ± 1.69克，平均体长为63.81 ± 2.41毫米。用于免疫实验的细菌包括革兰氏阴性菌（Escherichia coli、Vibrio harveyi、Pseudomonas aeruginosa）和革兰氏阳性菌（Bacillus subtilis、Staphylococcus aureus、Bacillus licheniformis），均来自中国普通微生物培养物库
MytiCTL17A
的序列特征MytiCTL17A的全长cDNA序列为510 bp，预测等电点（pI）为5.84，分子量为19.752 kDa。推导出的蛋白质包含一个由123个氨基酸组成的碳水化合物识别域（CRD）（图1a）。四个CRD序列的对齐显示，它们都含有形成两个二硫键的四个保守半胱氨酸残基以及两个α螺旋和七个β链等保守二级结构元素（图1b），这些特征非常典型
讨论
在软体动物中，C型凝集素（CTLs）作为关键的免疫效应分子，有助于病原体的识别和清除[29]。最近的研究[13]还表明，CTLs可能通过识别微藻表面的碳水化合物参与摄食过程。在本研究中，我们从M. coruscus中鉴定出一种C型凝集素，并研究了其序列特征、先天免疫功能以及在摄食过程中的作用。
典型的CTL包含一个或多个碳水化合物识别域
结论
本研究揭示了rMytiCTL17A的双重功能，它是M. coruscus中的一种C型凝集素。它在免疫防御中起关键作用，同时通过碳水化合物识别调节摄食行为。这一发现为无脊椎动物中CTL的功能多样性提供了新的视角。此外，它在实际应用中具有重要意义，例如通过优化水产养殖中的CTL功能来提高贻贝的疾病抵抗力和摄食效率。
数据可用性声明
支持本研究结论的原始数据将由作者无保留地提供。
CRediT作者贡献声明
金英荣：概念构思、方法论、撰写-初稿。陈传月：方法论、研究、撰写-审稿与编辑。王泽凯：方法论、研究。秦潘：概念构思、方法论、撰写-审稿与编辑。廖志：概念构思、方法论、撰写-审稿与编辑。严晓军：概念构思、资金获取、撰写-审稿与编辑。张晓琳：项目管理、资金获取、撰写-审稿与编辑。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（资助编号：42506112）和浙江省自然科学基金（资助编号：LQ23D060002）的支持。
