酵母文库助力山东大学王显伟团队发现对虾抵抗细菌感染的新机制

2022-02-24 10:17 作者:上海欧易生物 0人读过 | 我要投稿

编者按

细菌鞭毛蛋白是一种重要的细菌毒力因子，可刺激动植物细胞中的分子免疫信号转导。脊椎动物识别鞭毛蛋白和建立有效免疫反应的详细机制已经被揭示；然而，无脊椎动物是否能够识别鞭毛蛋白仍未可知。

2022年1月24日，山东大学王显伟团队在PLOS PATHOGENS（IF:6.823）上发表了题为“Shoc2 recognizes bacterial flagellin and mediates antibacterial Erk/Stat signaling in an invertebrate”的研究论文，揭示了MjShoc2可以与鞭毛蛋白FlaA互作，引发一系列炎症反应，促使对虾抵抗细菌感染，为无脊椎动物对鞭毛蛋白的感知机制提供了见解。该项目中所用的对虾酵母文库由欧易生物构建。

本研究首先检测到被鳗弧菌感染的对虾细胞中存在FlaA鞭毛蛋白（图1）。然后，以日本对虾(Marsupenaeus japonicus)为研究对象，以长期侵染该物种的鳗弧菌蛋白FlaA为诱饵，筛选对虾酵母文库，结果在互作的候选阳性克隆中，有一个SHOC2同源蛋白，因含有LRR结构域（已被证明是与鞭毛蛋白互作的关键结构），引起了研究人员注意，随将其命名为 MjShoc2。并通过Y2H assay和Pull down等进一步验证确认了FlaA与MjShoc2（全长）存在相互作用（图2）。并发现，转入rFlaA蛋白6小时后，细胞中MjShoc2含量明显上升。为了确定MjShoc2在抗菌反应中的作用，研究者采用RNAi抑制MjShoc2的表达，结果发现MjShoc2被敲除组在感染细菌后存活率显著低于对照组，且对虾体内细菌含量明显高于对照组，组织损伤严重（图3）。转录组测序发现，MjShoc2影响了FlaA 诱导的抗菌免疫相关基因（MjCtl556 、MjAlf2238）的表达。

为检测FlaA-MjShoc2如何调控对虾抗菌免疫相关基因（MjCtl556 、MjAlf2238）的表达，作者首先对MjCtl556 、MjAlf2238的启动子区进行了分析，发现均存在STAT5反应元件，Chip验证以及STAT5沉默实验，发现STAT5确实启动MjCtl556 和MjAlf2238的表达。Chip以及磷酸化等检测实验证实FlaA-MjShoc2通过影响STAT5活性，调控对虾抗菌免疫相关基因（MjCtl556 、MjAlf2238）的表达，至此确定了FlaA/MjShoc2/Stat/Ctl-Alf 信号轴（图4）。

在人细胞中，SHOC2是一种加速ERK1/2信号转导的支架蛋白，而从寄生虫到哺乳动物，SHOC2均高度保守。基于此，研究者进一步探讨，Erk是否参与FlaA/MjShoc2/Stat信号轴。IP检测发现Erk与Stat存在互作。通过一系列敲除和抑制实验，研究者证明了Erk在FlaA/MjShoc2/Stat信号通路中起重要作用，且作用于FlaA/MjShoc2的下游和Stat上游。证实虾体内存在FlaA/MjShoc2/Erk/Stat信号轴（图5）。