鱼类识别双链RNA的Toll样受体及其接头分子的系统解析——以草鱼为例

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31873044
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1907.水产生物免疫学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Toll-like receptor (TLR) gene family play a crucial role in the immune system. However, the ligands remain largely unclear, and the quantities and corresponding relations of their adaptors also keep indistinct for most teleost TLR members. In the present study, a case of grass carp with severe viral disease loss and genomic database is taken as an example. We focus on the comprehensive screening of TLRs recognizing viral associated molecular pattern (double-stranded RNA) and investigation of their adaptors. Our previous studies found that there are 21 TLR members in grass carp, and mRNA expressions of most TLRs are induced post viral infection. In this study, we firstly reconstruct and express LRR (leucine-rich repeat) domains of TLRs, surface plasmon resonance (SPR) and other techniques are employed to screen the TLRs of direct interaction with poly(I:C) (double-stranded RNA). Then, TLRs overexpression, poly(I:C) stimulation, transcriptome sequencing, knockdown expression, and other techniques are used to confirm the interactions through triggering the classical pathways or the newly identified important molecules. After that, the adaptors of TLRs are investigated by Co-immunoprecipitation (Co-IP), quantitative proteome (iTRAQ) and the cytoplasmic TIR database of grass carp. In the end, the reverse Co-immunoprecipitation, laser scanning confocal microscopy and RNAi techniques are performed to identify the adaptors. The present study will systematically clarify the TLRs recognizing dsRNA and their adaptors in teleost, and lay a solid foundation for further elucidating the antiviral immune regulatory network in fish.
Toll样受体(TLR)基因家族在免疫系统中发挥着至关重要的作用。然而,鱼类多数TLR识别配体谱系尚不清楚,接头分子的数量和对应关系尚不明确。本研究以病毒性疾病损失严重且有基因组数据库的草鱼为例,全面筛查识别病毒相关分子模式(双链RNA)的TLR及其接头分子。我们前期研究发现草鱼有21个TLR成员,大多数对病毒感染表达量有变化。本研究首先重组表达LRR结构域,利用表面等离子共振等技术逐一筛查与poly(I:C)(双链RNA)的直接互作;接着通过过表达TLR、poly(I:C)刺激、转录组测序、敲降表达等对经典通路和新发现重要分子的调控来确认互作;然后免疫共沉淀结合定量蛋白组学及草鱼胞内TIR数据库筛选接头分子;最后反向免疫共沉淀结合激光扫描共聚焦显微镜共定位等技术鉴定接头分子。本研究将系统夯实鱼类识别双链RNA的TLR成员及其接头分子,为进一步阐释鱼类抗病毒免疫调控网络奠定坚实的基础。

结项摘要

Toll样受体(TLR)感知微生物相关分子模式,激活先天性免疫系统,调控随后的获得性免疫应答,形成连接先天性免疫和获得性免疫的桥梁,在免疫系统中发挥着至关重要的作用。哺乳动物具有13个TLR,不同鱼类TLR数量不等,鱼类缺TLR6,有些为鱼类特有。我们通过配体受体直接互作及对下游信号的激活/抑制,从草鱼21个TLR成员中系统筛选到11个有效识别dsRNA的TLR成员(TLR2、TLR3、TLR4b、TLR5a、TLR5b、TLR7、TLR8a、TLR19、TLR21、TLR22a、TLR22b),表现出明显的扩张现象(人体仅有TLR3和TLR10识别dsRNA,发挥拮抗抗病毒作用),且出现基因新功能化。重点对TLR5a、TLR5b、TLR7、TLR19、TLR22a、TLR22b开展了抗病毒免疫信号通路的系统研究,主要创新性发现:1)阐明了鲤科鱼类特有的两种膜型TLR5(TLR5a/b)免疫功能:TLR5a/b定位于早期内体和溶酶体;TLR5a/b形成同源二聚体结合鞭毛蛋白但不传导信号,识别dsRNA分别负调控和正调控抗病毒免疫,草鱼TLR5a-G240和TLR5b-N547位点是结合dsRNA并“开关”抗病毒免疫的关键识别位点,草鱼TLR5a-T101及对应TLR5b-I99位点N-糖基化修饰对抗病毒免疫调控起到“开关”作用;TLR5a/b形成异源二聚体识别细菌鞭毛蛋白,激活抗细菌免疫;TLR5a/b以MyD88、Mal、TRIF为接头分子。2)鱼形动物(圆口类和鱼类)TLR7不仅识别病毒ssRNA,而且识别dsRNA,以MyD88为接头分子,经由SLC15A4/TASLa/b,通过促进IRF5/7和AP-1表达,上调IFN1、IFN3、IL-1β,从而激活抗病毒免疫。3)阐明了部分硬骨鱼类特有的TLR19的免疫信号通路:TLR19在内体识别dsRNA,以TRIF为接头分子,通过促进IRF3蛋白和磷酸化水平、抑制IRF7磷酸化水平,激活抗病毒免疫。4)革新了变温脊椎动物都具有的TLR22亚细胞定位(溶酶体)、接头分子(MyD88),草鱼TLR22a促进IRF7磷酸化发挥抗病毒作用,TLR22b抑制TLR7磷酸化发挥促进病毒增殖作用。本研究为建立鱼类自身TLR介导的抗病毒免疫调控网络提供强有力的实验支撑,为免疫系统演化和比较免疫学研究提供实验数据。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Pattern recognition receptors in grass carp Ctenopharyngodon idella: II. Organization and expression analysis of NOD-like receptors
草鱼Ctenopharyngodon idella 的模式识别受体:II。
  • DOI:
    10.1016/j.dci.2020.103734
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Developmental and Comparative Immunology
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Xu Tianbing;Liao Zhiwei;Su Jianguo
  • 通讯作者:
    Su Jianguo
GCRV hijacks TBK1 to evade IRF7-mediated antiviral immune responses in grass carp Ctenopharyngodon idella
草鱼GCRV劫持TBK1逃避IRF7介导的抗病毒免疫反应
  • DOI:
    10.1016/j.fsi.2019.08.005
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Fish & Shellfish Immunology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Rao Youliang;Ji Jianfei;Liao Zhiwei;Su Hang;Su Jianguo
  • 通讯作者:
    Su Jianguo
Thoroughly remould the localization and signaling pathway of TLR22
彻底重塑TLR22定位及信号通路
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in Immunology
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Jianfei Ji;Zhiwei Liao;Youliang Rao;Wenqian Li;Chunrong Yang;Gailing Yuan;Hao Feng;Zhen Xu;Jian-zhong Shao;Jianguo Su
  • 通讯作者:
    Jianguo Su
Nanopeptide CMCS-20H loaded by carboxymethyl chitosan remarkably enhances protective efficacy against bacterial infection in fish
羧甲基壳聚糖负载纳米肽CMCS-20H显着增强鱼类细菌感染的防护效果
  • DOI:
    10.1016/j.ijbiomac.2021.12.172
  • 发表时间:
    2022-01-11
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOLOGICAL MACROMOLECULES
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Huo, Xingchen;Wang, Zhensheng;Su, Jianguo
  • 通讯作者:
    Su, Jianguo
Grass Carp Reovirus VP56 Allies VP4, Recruits, Blocks, and Degrades RIG-I to More Effectively Attenuate IFN Responses and Facilitate Viral Evasion.
草鱼呼肠孤病毒 VP56 与 VP4 盟友,招募、阻断和降解 RIG-I,以更有效地减弱 IFN 反应并促进病毒逃避。
  • DOI:
    10.1128/spectrum.01000-21
  • 发表时间:
    2021-10-31
  • 期刊:
    Microbiology spectrum
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Su H;Liao Z;Yang C;Zhang Y;Su J
  • 通讯作者:
    Su J

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其他文献

草鱼BAC文库中TLR3基因的筛选及表达特征的研究
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  • 发表时间:
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    彭丽敏
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  • 通讯作者:
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其他文献

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苏建国的其他基金

草鱼HMGB2b蛋白对GCRV感染免疫应答的动态互作分子及机理解析
  • 批准号:
    31572648
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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