TRIM37通过调节中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）体内的抗菌肽来增强其抗菌防御能力

《Fish & Shellfish Immunology》：TRIM37 promotes antibacterial defense by regulating antimicrobial peptides in Chinese mitten crab ( Eriocheir sinensis)

TRIM37蛋白在中华绒螯蟹抗菌免疫中的作用及其机制研究。通过克隆测序发现EsTRIM37含典型RING-B-box-BBC-MATH结构域，qRT-PCR显示其在血细胞中高表达并响应细菌感染。RNAi敲低导致宿主存活率显著下降，细菌载量增加，机制研究表明EsTRIM37通过调控Dorsal和Relish核转位影响Toll和IMD信号通路，进而调控下游抗菌肽表达。

　　

沈龙腾|张淼|陈子毅|万志成

安徽农业大学动物科学技术学院，中国安徽省合肥市230031

摘要

TRIM蛋白家族作为先天免疫的关键调节因子；然而，这些蛋白质在甲壳类动物中的具体作用仍很大程度上尚未被阐明。本研究对中国绒螯蟹（Eriocheir sinensis）中的一种新型TRIM37同源蛋白（EsTRIM37）进行了表征。序列分析显示，EsTRIM37编码一种含有保守的RING结构域、B-box结构域、BBC结构域和MATH结构域的936个氨基酸组成的蛋白质。定量实时PCR实验表明，EsTRIM37在所有检测的组织中均呈持续表达，其在血细胞中的含量最高，并且在受到金黄色葡萄球菌或副溶血性弧菌感染后表达显著增加。通过RNA干扰（RNAi）敲低EsTRIM37会严重损害体内的抗菌防御能力，导致细菌负荷增加和宿主存活率显著下降。机制上，EsTRIM37的沉默抑制了转录因子Dorsal和Relish的核转位，这两种因子分别是Toll通路和IMD通路的关键组成部分。因此，多种下游抗菌肽（AMPs）的表达也下调。这些发现共同表明，EsTRIM37在中国绒螯蟹中是抗菌免疫的重要正向调节因子，能够增强抗菌肽的产生并清除细菌。

引言

TRIM蛋白的标志性特征是其N端的三元结构基序，包括经典的RING结构域、B-box结构域和卷曲螺旋结构域[1]。相比之下，其羧基末端具有高度多样性，包含多种不同的结构域。TRIM蛋白参与广泛的细胞基本过程，包括细胞生长、分化、增殖、细胞周期、凋亡、自噬、泛素化、信号转导、先天免疫和肿瘤发生[2]。值得注意的是，它们调节先天免疫的关键调节因子，如模式识别受体（PRRs）、信号转导因子和转录因子。这些蛋白通过介导细胞内信号通路中的翻译后修饰（如泛素化、磷酸化和乙酰化）来促进免疫激活[3]。因此，TRIM家族在NF-κB、Toll样受体（TLR）和JAK-STAT信号通路中起着关键调节作用。例如，TRIM50与p65相互作用，促进其从细胞质转移到细胞核，从而激活NF-κB通路[4]。在TLR3信号通路中，TRIM23促进K27连接的泛素化及随后的降解；这一过程正向调节NF-κB的关键调节因子（NEMO），导致NF-κB激活[5]。此外，TRIM6通过其SPRY结构域与IKK激酶结合，增强下游基因的表达和STAT1的磷酸化[6]。

鉴于TRIM蛋白家族在先天免疫中的重要作用，大量研究集中在理解它们的抗菌和抗病毒功能上。例如，敲低TRIM8的表达会增加小鼠对沙门氏菌感染的易感性并加剧体重下降[7]，而TRIM38敲除小鼠在沙门氏菌感染和脂多糖（LPS）处理后的死亡率显著升高[8]。另外，TRIM28通过调节TAK1、IKKα/IKKβ和MAPK的磷酸化，在幽门螺杆菌感染的上皮细胞中促进NF-κB的激活[9]。在硬骨鱼类中，TRIM32通过增强MDA5介导的免疫反应来抑制Larimichthys crocea中的病毒复制[10]，而TRIM25通过诱导干扰素和炎症因子在Epinephelus coioides中发挥抗病毒防御作用[11]。在甲壳类动物中，TRIM蛋白与病原体的相互作用可能很复杂。尽管在Litopenaeus vannamei感染白点综合征病毒（WSSV）期间TRIM9的表达上调，但该病毒会劫持这种蛋白与β-TrCP相互作用，抑制NF-κB通路并减少抗菌肽的产生以促进病毒传播[12]。类似地，TRIM23通过负向调节Relish信号通路在Marsupenaeus japonicus中促进WSSV的复制[13]。相反，TRIM37通过介导NF-κB通路的激活在Penaeus monodon中增强对WSSV的抗病毒抵抗力[14]。

作为TRIM家族的保守成员，TRIM37在发育和疾病中扮演多种角色。除了与遗传疾病相关外，TRIM37还被发现是先天免疫反应的重要调节因子，特别是通过激活NF-κB信号通路来调节哺乳动物中的炎症细胞因子和抗菌效应物的产生[15]、[16]、[17]、[18]、[19]、[20]、[21]、[22]。尽管在脊椎动物模型中取得了这些进展，但TRIM蛋白（包括TRIM37）在无脊椎动物免疫系统中的功能仍大多未知。这一知识空白在十足类甲壳类动物中尤为明显，而它们是全球重要的水产养殖资源。因此，阐明TRIM同源蛋白在中国绒螯蟹等物种中的作用对于基础免疫学和应用水产养殖健康管理至关重要。

Eriocheir sinensis是一种高价值的食用物种，也是水产养殖经济的重要贡献者[23]。然而，其广泛的分布使其暴露在复杂的环境中。在集约化养殖系统中，这种物种特别容易受到多种疾病的侵袭，导致产量下降和重大经济损失[24]、[25]。因此，研究其免疫机制至关重要。在本研究中，我们鉴定并表征了来自E. sinensis的TRIM37同源蛋白（EsTRIM37）。我们的目标是（1）分析其在不同组织和细菌感染时的表达模式，（2）评估其在体内的抗菌防御功能，（3）通过研究关键转录因子和抗菌肽表达的调节机制来探究其潜在作用。我们的发现旨在阐明TRIM蛋白在甲壳类动物免疫中的作用，并为E. sinensis的疾病抵抗力机制提供新的见解。

部分摘录

动物和样本制备

从中国安徽宣城的中国绒螯蟹科学技术研究所获得了大约300只健康的成年E. sinensis（平均体重100 ± 15克），这些蟹之前未接受过抗生素或抗真菌治疗。选定的蟹具有完整的身体，没有可见的损伤、溃疡、黑点或缺失的肢体。它们的外壳坚硬且颜色正常，腹部紧实。它们活动活跃，对刺激反应迅速，并能在湿润表面上正常爬行。

EsTRIM37的序列分析

从已发表的E. sinensis基因组数据库中获得了EsTRIM37的全长cDNA序列（GenBank登录号XP_050691844.1）。该cDNA包含一个2808 bp的开放阅读框（ORF），编码一个936个氨基酸组成的蛋白质，命名为EsTRIM37（图1）。结构域预测显示EsTRIM37具有RING结构域（残基22–61）、B-box结构域（残基101–140）、BBC结构域（B-box和卷曲螺旋区域；残基141–262）以及MATH结构域（残基286–392）（图1）。

EsTRIM37的氨基酸序列结构和系统发育分析

讨论

TRIM蛋白家族在各种后生动物中的先天免疫中发挥着多样的作用[33]、[34]。在本研究中，我们表征了E. sinensis中的TRIM37同源蛋白EsTRIM37。它具有保守的三元结构基序和C端的MATH结构域，确认其属于TRIM37亚家族[16]（图1, 2）。TRIM37突变与发育障碍有关，但该蛋白也在炎症和免疫中发挥关键作用[15]。值得注意的是，EsTRIM37表现出最高的...

作者声明

所有数据均为真实数据，可在相应作者处获取。所有作者均已阅读并批准了最终稿件。

致谢

本研究得到了安徽省自然科学基金青年项目（项目编号2308085QC110）、安徽省高等学校自然科学研究项目（2024AH050420）以及安徽省大学协同创新计划（GXXT-2023-060）的资助。资金来源未参与研究设计、数据收集与分析、报告撰写或提交决策。