《Frontiers in Immunology》:A secreted C-type lectin in Periplaneta americana functioning in antibacterial activity, innate immune signaling and leg regeneration
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本研究首次在美洲大蠊中发现具有可变剪接的分泌型C型凝集素PaSCLec,其两种亚型(PaSCL-Ad/PaSCL-Reg)通过Ca2+依赖性细菌凝集、膜破坏活性及JAK/STAT等免疫通路调控抗菌肽(AMP)表达,同时参与肢体再生过程。该分子跨界调控免疫与再生,为无脊椎动物组织修复机制提供新视角。
引言
C型凝集素(CTL)作为重要的模式识别受体(PRR),通过识别病原体相关分子模式(PAMP)在先天免疫中发挥核心作用。本研究聚焦美洲大蠊(Periplaneta americana)中新型分泌型CTL——PaSCLec,其通过可变剪接产生PaSCL-Ad和PaSCL-Reg两种亚型,在抗菌活性和肢体再生中展现双重功能。
材料与方法
通过RACE和纳米孔测序鉴定PaSCLec亚型,原核表达重组蛋白rPaSCL-Ad/rPaSCL-Reg。采用ELISA、凝集试验、扫描电镜(SEM)分析蛋白结合活性与抗菌机制;通过RNA干扰(RNAi)技术敲低PaSCLec,结合qRT-PCR检测免疫通路基因与抗菌肽表达;建立肢体再生模型评估再生表型。
结果
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分子特征
PaSCL-Ad(214aa)和PaSCL-Reg(377aa)均含信号肽和CLEC结构域,但C端延伸163个氨基酸的PaSCL-Reg结构更松散。系统进化分析显示其与具再生能力的双斑蟋蟀CTL亲缘最近。
- 2.
免疫调控功能
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表达特征:PaSCLec在血淋巴中高表达,大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)刺激后显著上调。
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病原识别:两种重组蛋白均以剂量依赖性结合LPS、PGN、甘露聚糖和β-葡聚糖,并在Ca2+存在下凝集革兰氏阳性/阴性菌。
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直接抗菌:rPaSCL-Ad对所有测试菌株均具抑菌活性,并通过破坏细胞膜完整性杀伤E. coli和S. aureus。
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免疫调节:PaSCLec敲低导致Toll、IMD、JAK/STAT通路关键转录因子(Dorsal、Relish、STAT)及抗菌肽(Attacin-1、Defensin-3等)表达下调,外源重组蛋白可部分回救。
- 3.
肢体再生作用
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PaSCLec在肢体再生早期(3-7 dpa)显著上调,其敲低导致再生腿长度减少约20%并伴形态异常。
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再生过程中,PaSCLec通过调控JAK/STAT通路配体unpaired表达,影响Defensin-3等抗菌肽的表达水平,提示免疫与再生存在协同调控网络。
讨论
PaSCLec通过可变剪接实现功能分化:PaSCL-Ad凭借截短结构强化病原结合与膜损伤能力,而PaSCL-Reg可能更多参与免疫信号转导。其通过调控JAK/STAT通路连接抗菌反应与组织修复,为理解免疫-再生交叉对话提供新模型。未来需深入解析PaSCLec受体及其下游信号传导机制。
结论
PaSCLec是首个在美洲大蠊中鉴定的兼具免疫调节与再生促进功能的分泌型CTL,其多重活性揭示了无脊椎动物中免疫防御与组织修复的深层关联,为再生医学研究提供新靶点。