中华绒螯蟹跨膜型Dscam的可变剪接及免疫调控机制研究

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1、2018届研究生博士学位论文分类号：Q95学校代码：10269密级：学号：52131300012EastChinaNormalUniversity博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目：中华绒螯蟹跨膜型Dscam的可变剪接及免疫调控机制研究院系：生命科学学院专业：动物学研究方向：无脊椎动物免疫学指导教师：王群教授何苗壮研究员学位申请人：李丹2018年9月华东师范大学博士学位论文Dissertationfordoctoraldegreein2018StudentID:52131300012Universitycode:10269EastChinaNormalUnive

2、rsityTitle:Alternativesplicingandimmunoregulationmechanismofmembrane-boundDscaminEriocheirsinensisDepartment:LifeScienceMajor:ZoologyResearchDirection:InvertebrateinnateimmunitySupervisor:Prof.QunWangPIMitchellHoCandidate:DanLiSeptember,2018华东师范大学博士学位论文华东师范大学博士学位论文李丹博士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称单位备注邱江平研究员上

3、海交通大学主席姜晓东教授华东师范大学中科院植物生凌尔军研究员理生态研究所中科院植物生苗雪霞研究员理生态研究所禹娜教授华东师范大学王晓丹助理研究员华东师范大学秘书华东师范大学博士学位论文摘要传统上认为机体抵御外来病原入侵的免疫系统可以分为两类，即先天免疫和适应性免疫。全部后生动物都具有先天免疫系统，其中脊椎动物除具有先天免疫之外还有以抗原特异性和免疫记忆为特点的适应性免疫。在无脊椎动物先天免疫系统中，模式识别受体(PRR)与病原体相关分子模式相互作用，直接或间接激活Toll信号通路，诱导Dorsal转录因子入细胞核从而调控不同的免疫效应因子表达，如调控抗菌肽的表达和释放，行使细胞的体液免疫

4、功能。选择性剪接是真核生物用来扩大蛋白质多样性和调节基因表达的一种古老而普遍的机制。其中最有趣的具有替代性剪接的基因是高变Dscam（Dscam-hv）基因。Dscam是免疫球蛋白（Ig）超家族的成员，且高变Dscam只存在于节肢动物中。Dscam蛋白的结构域符合以下模式：9个Ig结构域（Ig）-4个纤维连接蛋白III（FNIII）结构域-1个Ig结构域-2个FNIII结构域-跨膜（TM）结构域-细胞质尾。在节肢动物中发现存在跨膜型和分泌型Dscam蛋白两种亚型(m-Dscam和s-Dscam)，它们均可通过胞外段Ig2和Ig3功能域的N端，整个Ig7功能域和跨膜区的外显子互斥剪接产生1

5、0000多种不同的亚型。其中m-Dscam基因的胞质尾中也发现外显子随机剪接的现象。近年来，人们发现Dscam基因在节肢动物先天免疫系统中高度变异的多样性使得其编码蛋白能够特异性地识别和结合入侵的病原体。然而截至目前，病原体刺激下m-Dscam蛋白如何调节节肢动物先天免疫应答的机制尚不清楚。本文通过基因组测序鉴定了中华绒螯蟹跨膜型Dscam（Esm-Dscam）DNA序列，该基因可潜在编码30，600个不同亚型，不同亚型由三个交替拼接的Ig结构域(Ig2、Ig3和Ig7)和一个跨膜结构域组成。另外，在Esm-Dscam细胞质尾部也发现存在由外显子可变剪接产生的6个不同亚型，。系统发育分析

6、表明，编码Esm-Dscam蛋白的Ig2、Ig3和Ig7区的外显子在进化上是独立的，相比之下Ig3区域的快速进化可能预示着其在功能上具有重要的作用。在中华绒螯蟹免疫系统中，Esm-Dscam在脂多糖、肽聚糖、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌体外刺激血细胞后表现出mRNA和蛋白水平显著上调。利用Esm-I华东师范大学博士学位论文Dscam体外干扰技术和免疫荧光手段证明Esm-Dscam受体通过正调控Toll信号通路的Dorsal信号分子的磷酸化和转化入核调控血细胞的体液免疫，表达释放抗菌肽。并且Esm-Dscam受体可以正调控ERK信号分子的磷酸化水平从而调控抗菌肽的表达，同时ERK信号分子的磷

7、酸化可以正调控Dorsal的活化入核。因此，本研究证明在中华绒螯蟹免疫系统中，金黄色葡萄球菌可诱导Esm-Dscam基因和蛋白水平高表达，其细胞质尾功能域通过活化ERK信号分子促进Dorsal磷酸化和入核，正调控Toll信号转导途径从而诱导抗菌肽表达，参与血细胞体液免疫调节，清除入侵病原菌。关键字：中华绒螯蟹，Dscam，Toll信号通路，MAPK/ERK信号通路，抗菌肽II华东师范大学博士学位论文ABSTRACTClassical