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头索动物文昌鱼被认为是无脊椎动物和脊椎动物之间的过渡类型,而无颌类动物七鳃鳗则是现存的最低等的脊椎动物。这两个物种在进化上处于重要地位,因而成为免疫进化研究的主要对象。随着免疫进化研究的不断发展,研究者从原来集中在有颌类脊椎动物以外的物种中寻找适应性免疫存在的分子线索,到现在开始研究不同物种中可能存在的形式各异的免疫反应和机制。最近的研究表明,在七鳃鳗这个低等脊椎动物中可能存在了和高等脊椎动物不一样的免疫反应分子和机制;而最近即将公布的文昌鱼基因组数据也提示了在这个头索动物中可能存在自己特有的免疫反应体系。在众多的免疫分子中,免疫球蛋白超家族无疑是最为瞩目的,许多在免疫识别,免疫信号传导,免疫细胞发育和免疫细胞相互作用中起到重要作用的分子都属于该超家族。而其中重排抗原受体的起源问题也一直是免疫进化研究的热点。近年来在果蝇,蜗牛和文昌鱼中都相继发现了参与机体免疫反应并具有多样性的免疫球蛋白超家族成员,然而对这些新发现的免疫球蛋白超家族成员的免疫相关功能的研究则相对较少。
本论文在文昌鱼的消化道cDNA文库中发现了一个全新的免疫球蛋白超家族成员,命名为VCP。生物信息学分析显示该分子为文昌鱼特有的分子;二级结构分析表明该分子是一个膜蛋白,胞膜外区含有两个免疫球蛋白结构域,胞浆区具有四个酪氨酸。该分子主要在文昌鱼的消化道器官中表达,而且在细菌感染的情况下其表达水平被上调。在研究该基因的基因组结构时发现分别编码两个免疫球蛋白结构域的外显子具有一定程度的多样性,而且这些多样性可能是由平衡选择导致的,另外重组现象也造成了多样性的增加。为了研究该分子可能的相互作用对象,本论文利用了酵母双杂交系统进行蛋白与蛋白相互作用的研究,筛选并证明了该分子与一个肽聚糖识别分子PGRP(肽聚糖识别蛋白)的相互作用。另一方面,利用 in vitro的方法,证明了VCP分子的胞膜外区具有一定的微生物识别能力,而且能够识别某些微生物表面保守的分子模式。除此以外,本论文还利用研究ITIM/ITAM基序的抑制/活化活性的A20ⅡAl.6小鼠B淋巴细胞系统对VCP分子胞浆区的信号传导能力进行了研究。本论文还对在七鳃鳗的淋巴细胞中发现的一个免疫球蛋白超家族成员TCRL的免疫信号抑制活性进行了深入的研究。和VCP分子相似的是,该分子也是一个膜蛋白,在其胞膜外区含有两个免疫球蛋白结构域,而其胞浆区则含有两个保守的ITIM基序。本论文首次对在有颌类脊椎动物以外的物种中发现的具有ITIM基序的分子进行了抑制活性的研究,利用A20ⅡAl.6小鼠B淋巴细胞系统证实了该分子的胞浆区具有较强的免疫抑制活性,在刺激条件下能够影响A20ⅡAl.6细胞内的Ca<2+>流和细胞内免疫信号分子的磷酸化水平,而且其抑制的活性可能是通过自身酪氨酸磷酸化后募集SHP1/2磷酸酶实现的。这个研究结果暗示了免疫抑制/活化的机制可能在脊椎动物进化的早期已经存在,而且该机制和高等脊椎动物的免疫抑制/活化调控机制是相类似的。
对VCP和TCRL这两个免疫球蛋白超家族成员免疫相关功能的研究暗示了这两个物种特有的分子在文昌鱼和七鳃鳗免疫反应中起到了重要的作用,而它们从一个侧面代表了高等脊椎动物抗原结合受体演化过程中的过渡分子。对它们功能的阐述也为进一步研究文昌鱼和七鳃鳗的免疫反应信号传导提供了重要的线索。