迟缓爱德华氏菌免疫逃逸机制研究

来源 :中国科学院研究生院(海洋研究所) | 被引量 : 2次 | 上传用户:zhangduanhua0505
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迟缓爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)是一种革兰氏阴性病原菌,可感染多种淡水和海水鱼类,给我国水产养殖业造成了不可估量的经济损失,严重阻碍了水产养殖业的健康可持续发展。该菌复杂的致病机理,导致对于迟缓爱德华氏菌病的防治困难重重。目前,愈来愈多的研究围绕着迟缓爱德华氏菌的致病机理及其诱发的宿主免疫应答反应进行。本论文聚焦于迟缓爱德华氏菌的免疫逃逸现象,通过一系列的体外体内实验,探讨了迟缓爱德华氏菌在抑制凋亡和逃逸宿主血清杀伤等方面的致病机制。同时,研究了迟缓爱德华氏菌对宿主半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)一种C型凝集素(C type lectin,CTL)的逃逸。首先我们观察到迟缓爱德华氏菌野生株TX01可感染斑马鱼ZF4细胞系,并能在细胞中存活和增殖;转录组分析和实时荧光定量RT-PCR结果表明,迟缓爱德华氏菌感染斑马鱼后,抗凋亡基因的表达显著上调,促凋亡基因的表达显著下调;迟缓爱德华氏菌感染的ZF4细胞没有产生凋亡的显著标志。为进一步研究迟缓爱德华氏菌感染与凋亡的关系,我们选择了两个抗凋亡基因(Fech和Prx3)和两个促凋亡基因(Brms1a和Ivns1a)进行了过量表达和RNA干扰实验。实验结果表明,抗凋亡基因Fech和Prx3的过量表达显著促进了迟缓爱德华氏菌的感染,而促凋亡基因Brms1a和Ivns1a的过量表达则显著抑制了迟缓爱德华氏菌的感染;同样地,当抗凋亡基因Fech和Prx3的表达干扰后,迟缓爱德华氏菌的感染受到显著抑制,而对促凋亡基因Brms1a和Ivns1a的干扰则显著促进了迟缓爱德华氏菌的感染。这些结果首次揭示了迟缓爱德华氏菌在感染硬骨鱼的过程中,可能采用抑制细胞凋亡的策略来实现细胞内存活和增殖。随后,为了解析迟缓爱德华氏菌的抵抗血清杀伤机制,我们利用双向蛋白电泳技术,首次筛选、鉴定了迟缓爱德华氏菌野生株TX01的一个血清诱导表达的胞外金属蛋白酶(serum-induced zinc metalloprotease 1),命名为Sip1。序列分析表明,Sip1具有一个锌离子金属蛋白酶保守结构域,但与其他细菌的同源序列相似性较低;Western blot实验表明Sip1亚细胞定位于细菌胞外;酶活实验表明体外重组表达的Sip1蛋白(rSip1)具有特异的蛋白酶活性,并且在40?C和pH 8时具有最大酶活;构建了迟缓爱德华氏菌TX01的Sip1敲除株TX?sip1,与TX01相比,TX?sip1在牙鲆血清中的存活率和对牙鲆的致死率均显著降低;rSip1能够增强迟缓爱德华氏菌TX01和TX?sip1的抗血清杀伤能力,而利用抗体封闭Sip1则显著减弱了迟缓爱德华氏菌的抗血清杀伤能力;rSip1作为亚单位疫苗,对迟缓爱德华氏菌具有显著的免疫保护力。这些实验结果表明Sip1是迟缓爱德华氏菌抵抗宿主血清杀伤的一个重要毒力因子。最后,为了研究迟缓爱德华氏菌对凝集素的逃逸,我们克隆、鉴定了海洋经济鱼类半滑舌鳎的一种C型凝集素,命名为CsCTL1。CsCTL1全长169个氨基酸,具有一个保守的甘露糖结合结构域EPN,与其他硬骨鱼的同源序列相似性介于31.2%-53.2%;CsCTL1在半滑舌鳎肝脏中的表达相对较高,并且在半滑舌鳎受到鳗弧菌(Vibrio anguillarum)和肿大细胞病毒(megalocytivirus)感染后,表达均显著上调;CsCTL1重组蛋白(rCsCTL1)能凝集并结合鳗弧菌和滕黄微球菌(Micrococcus luteus),但不能凝集和结合迟缓爱德华氏菌;rCsCTL1的凝集功能具有钙离子依赖性,并且糖抑制试验表明甘露糖能显著抑制rCsCTL1凝集和结合鳗弧菌与滕黄微球菌;rCsCTL1能促进头肾单核细胞的细菌吞噬活性和抗菌活性;体内实验表明,rCsCTL1显著抑制了鳗弧菌和肿大细胞病毒在半滑舌鳎中的侵染;含有EPN位点突变的rCsCTL1M则失去了凝集、结合细菌以及抗病原菌和病毒侵染等功能。这些实验结果表明,CsCTL1在鱼类抗病原菌和病毒免疫中起到关键作用,并且保守的EPN位点是CsCTL1发挥其生物学功能所必须的。然而,迟缓爱德华氏菌可能通过逃逸宿主一种C型凝集素的识别与结合来避免凝集素介导的抗菌作用。
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