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拟穴青蟹等无脊椎动物依靠先天免疫系统识别、抵御入侵病原微生物,该防御过程需要宿主多种蛋白酶参与反应。丝氨酸蛋白酶及其同系物是生物体内重要的酶分子,它们不仅参与机体消化、胚胎发育、组织重建、细胞分化及血管形成等过程,而且在抵御病原菌入侵过程亦发挥重要作用。前期研究中,通过拟穴青蟹血细胞裂解上清液与病原菌互作技术分离获得了能够识别结合副溶血性弧菌的拟穴青蟹丝氨酸蛋白酶同系物(Sp-SPH)蛋白,为进一步了解Sp-SPH蛋白在拟穴青蟹识别和清除入侵病原菌过程中的作用,开展了该项研究并取得如下成果:
1.克隆获得拟穴青蟹Sp-SPH基因全长cDNA。该基因的cDNA全长为1298bp,其中开放阅读编码框(ORF)1107 bp,5’端非翻译区78 bp,3’端非翻译区110bp,3’端非翻译区具有典型的Poly(A)末端。
2.构建了Sp-SPH基因的真核重组表达载体pPIC9K-Sp-SPH,利用亲和层析纯化获得重组表达Sp-SPH蛋白。
3.Sp-SPH蛋白能够识别不同病原菌:利用Western blotting方法检测体外重组表达Sp-SPH蛋白识别不同病原菌的结合活性,结果显示重组Sp-SPH蛋白能够识别多种病原菌(嗜水气单胞菌,大肠杆菌模式株,金黄色葡萄球菌,河流弧菌,哈氏弧菌,副溶血弧菌);ELISA检测Sp-SPH蛋白与细菌或真菌细胞壁组分结合特性实验发现Sp-SPH蛋白能够识别并结合细菌细胞壁组分LPS、PGN及真菌细胞壁组分β-1,3-葡聚糖,其结合能力具有一定的蛋白浓度相关性。
4.Sp-SPH蛋白参与拟穴青蟹酚氧化酶原系统的激活。酚氧化酶原系统激活实验显示:加入Sp-SPH蛋白样品的酚氧化酶活性是只有血细胞裂解上清液(HLS)对照样品的2.5倍左右,并具有显著性差异(P<0.05)。结合3中研究结果,证明Sp-SPH蛋白识别病原菌后能够激活拟穴青蟹重要先天免疫防御系统-酚氧化酶原系统,从而确定Sp-SPH蛋白是青蟹酚氧化酶原系统激活的重要辅助因子。
5.Sp-SPH重组蛋白能够促进拟穴青蟹血细胞的粘附活性,并具有一定程度的浓度相关性,且在Sp-SPH蛋白浓度为48μg/mL时检测到较高的细胞粘附活性,显微镜观察结果也表明该浓度Sp-SPH蛋白样品中的血细胞粘附数量明显多于对照组。
6.Sp-SPH蛋白能够增强拟穴青蟹抵御特定致病菌感染的保护力。分别选取嗜水气单胞菌(与Sp-SPH蛋白较强结合)、副溶血性弧菌(与Sp-SPH蛋白较弱结合)和解藻弧菌(不与Sp-SPH蛋白结合)与Sp-SPH蛋白共孵后感染拟穴青蟹,发现嗜水气单胞菌和副溶性血弧菌感染组动物(细菌与Sp-SPH蛋白共孵处理)的累计死亡率明显低于未加Sp-SPH蛋白处理的细菌感染组动物,且副溶血性弧菌感染的Sp-SPH处理组中20%以上实验动物存活至7天以上;与之形成鲜明对比,解藻弧菌(不与Sp-SPH蛋白结合)感染的Sp-SPH处理组与对照组的累计死亡率无明显差别。