酵母文庫助力山東大學王顯偉團隊發(fā)現(xiàn)對蝦抵抗細菌感染的新機制
編者按
細菌鞭毛蛋白是一種重要的細菌毒力因子，可刺激動植物細胞中的分子免疫信號轉導。脊椎動物識別鞭毛蛋白和建立有效免疫反應的詳細機制已經(jīng)被揭示；然而，無脊椎動物是否能夠識別鞭毛蛋白仍未可知。
2022年1月24日，山東大學王顯偉團隊在PLOS PATHOGENS（IF:6.823）上發(fā)表了題為“Shoc2 recognizes bacterial flagellin and mediates antibacterial Erk/Stat signaling in an invertebrate”的研究論文，揭示了MjShoc2可以與鞭毛蛋白FlaA互作，引發(fā)一系列炎癥反應，促使對蝦抵抗細菌感染，為無脊椎動物對鞭毛蛋白的感知機制提供了見解。該項目中所用的對蝦酵母文庫由歐易生物構建。
本研究首先檢測到被鰻弧菌感染的對蝦細胞中存在FlaA鞭毛蛋白（圖1）。然后，以日本對蝦(Marsupenaeus japonicus)為研究對象，以長期侵染該物種的鰻弧菌蛋白FlaA為誘餌，篩選對蝦酵母文庫，結果在互作的候選陽性克隆中，有一個SHOC2同源蛋白，因含有LRR結構域（已被證明是與鞭毛蛋白互作的關鍵結構），引起了研究人員注意，隨將其命名為 MjShoc2。并通過Y2H assay和Pull down等進一步驗證確認了FlaA與MjShoc2（全長）存在相互作用（圖2）。并發(fā)現(xiàn)，轉入rFlaA蛋白6小時后，細胞中MjShoc2含量明顯上升。為了確定MjShoc2在抗菌反應中的作用，研究者采用RNAi抑制MjShoc2的表達，結果發(fā)現(xiàn)MjShoc2被敲除組在感染細菌后存活率顯著低于對照組，且對蝦體內(nèi)細菌含量明顯高于對照組，組織損傷嚴重（圖3）。轉錄組測序發(fā)現(xiàn)，MjShoc2影響了FlaA 誘導的抗菌免疫相關基因（MjCtl556 、MjAlf2238）的表達。
為檢測FlaA-MjShoc2如何調(diào)控對蝦抗菌免疫相關基因（MjCtl556 、MjAlf2238）的表達，作者首先對MjCtl556 、MjAlf2238的啟動子區(qū)進行了分析，發(fā)現(xiàn)均存在STAT5反應元件，Chip驗證以及STAT5沉默實驗，發(fā)現(xiàn)STAT5確實啟動MjCtl556 和MjAlf2238的表達。Chip以及磷酸化等檢測實驗證實FlaA-MjShoc2通過影響STAT5活性，調(diào)控對蝦抗菌免疫相關基因（MjCtl556 、MjAlf2238）的表達，至此確定了FlaA/MjShoc2/Stat/Ctl-Alf 信號軸（圖4）。
在人細胞中，SHOC2是一種加速ERK1/2信號轉導的支架蛋白，而從寄生蟲到哺乳動物，SHOC2均高度保守?；诖?，研究者進一步探討，Erk是否參與FlaA/MjShoc2/Stat信號軸。IP檢測發(fā)現(xiàn)Erk與Stat存在互作。通過一系列敲除和抑制實驗，研究者證明了Erk在FlaA/MjShoc2/Stat信號通路中起重要作用，且作用于FlaA/MjShoc2的下游和Stat上游。證實蝦體內(nèi)存在FlaA/MjShoc2/Erk/Stat信號軸（圖5）。
圖1.?FlaA檢測
圖2.?MjShoc2-FlaA相互作用的鑒定與驗證
圖3. MjShoc2 對 V. anguillarum 感染的作用
圖4.?Stat對FlaA誘導的抗菌因子的調(diào)控
圖5.?FlaA/MjShoc2/Erk/Stat信號軸模型
研究總結
本研究通過建立FlaA/MjShoc2/Erk/Stat信號軸，揭示了對蝦抗菌新策略，并為無脊椎動物鞭毛蛋白感知機制提供了新的思路。
參考文獻：
https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1010253
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End本文系歐易生物原創(chuàng)
