克氏原螯蝦PXN-LGBP-AP-1-Cru1新型抗病毒通路：揭示過氧化物酶體蛋白抑制WSSV增殖的分子機制

《Communications Biology》：The pxn-lgbp-ap-1 pathway restricts virus proliferation by inducing the expression of Cru1 in crayfish

【字體： 大 中 小 】 時間：2025年12月05日 來源：Communications Biology 5.1

　　

在水產養殖領域，白斑綜合征病毒(WSSV)如同懸在甲殼類養殖業頭上的達摩克利斯之劍，每年造成數十億美元的經濟損失。這種具有囊膜的雙鏈DNA病毒侵襲力極強，感染克氏原螯蝦等經濟甲殼類后，發病迅速、死亡率高，目前主要依靠環境調控進行預防，缺乏特效防控手段。更令人困擾的是，甲殼類作為無脊椎動物，其免疫系統完全依賴先天免疫機制，而細胞外的免疫蛋白如何在病毒入侵初期發揮防御作用，一直是科學家們探索的謎題。

傳統認知中，過氧化物酶體蛋白(PXN)主要參與抗菌免疫，其在甲殼類血淋巴中作為髓過氧化物酶同源物，通過酚氧化酶原(proPO)系統發揮殺菌作用。但PXN是否以及如何參與抗病毒免疫，科學界知之甚少。與此同時，另一個關鍵模式識別受體LPS/β-1,3-葡聚糖結合蛋白(LGBP)雖然已知能識別細菌成分并激活proPO級聯反應，但其在抗病毒防御中的角色也鮮有報道。這些知識空白嚴重制約了甲殼類病毒病的有效防控。

正是在這一背景下，山東農業大學獸醫學院蘭江風教授團隊聯合大連海洋大學宋林生教授團隊，在《Communications Biology》上發表了突破性研究成果。研究團隊以克氏原螯蝦為模型，系統解析了一條全新的抗病毒信號通路：PXN-LGBP-AP-1-Cru1軸。這條通路如同精密的分子防御系統，當WSSV入侵時，細胞外PXN能直接識別病毒囊膜蛋白VP28，進而與細胞膜上的LGBP"握手"合作，激活轉錄因子AP-1進入細胞核，最終誘導抗菌肽Cru1的表達。Cru1通過結合VP28蛋白，巧妙抑制病毒顆粒的組裝和再感染，形成有效的抗病毒防御。

研究團隊運用了多項關鍵技術方法：通過RNA干擾(RNAi)和抗體阻斷技術驗證基因功能；利用重組蛋白(rPXN、rCru1)處理模擬過表達效應；采用免疫共沉淀(co-IP)和GST/His pull-down分析蛋白互作；通過免疫熒光技術觀察蛋白亞細胞定位；應用染色質免疫沉淀(ChIP)驗證轉錄因子與靶基因啟動子的結合。實驗樣本來自當地市場的健康克氏原螯蝦，所有動物實驗均遵循山東農業大學動物倫理委員會批準的操作指南。

PXN的抗病毒功能

研究首先證實PXN在WSSV感染后12小時，在無細胞血淋巴、血細胞和鰓組織中表達顯著上調。當給螯蝦注射重組PXN蛋白后，病毒VP28基因的表達和蛋白水平均受到抑制，病毒拷貝數明顯減少，螯蝦存活率顯著提高。相反，通過RNAi技術敲低PXN表達后，VP28表達和病毒復制均增強。這些結果明確顯示PXN在抗WSSV感染中發揮關鍵作用。

PXN與VP28的相互作用

進一步機制探索發現，PXN能特異性識別WSSV的囊膜蛋白VP28，而非其他主要結構蛋白(VP15、VP19、VP24、VP26)。免疫共沉淀和免疫熒光實驗證實，在WSSV感染后，PXN與VP28在血細胞膜上發生共定位，表明PXN作為細胞外識別分子，直接與病毒顆粒相互作用。

PXN與LGBP的相互作用

研究發現PXN與模式識別受體LGBP在血細胞膜上發生特異性相互作用，而與其他潛在受體(Toll、Domeless)無結合。WSSV感染后，PXN和LGBP在細胞膜上的表達均增加，且免疫熒光顯示二者在細胞膜和細胞質中共定位，提示它們可能形成復合物傳遞病毒識別信號。

LGBP的抗病毒功能

LGBP在WSSV感染后表達上調，其功能缺失(通過RNAi或抗體阻斷)導致VP28表達和病毒復制增強，證實LGBP是抗WSSV感染的必要組分。

PXN和LGBP對AP-1核轉位的調控

研究發現重組PXN處理可特異性誘導轉錄因子AP-1的核轉位，而不影響Dorsal的定位。當LGBP被抑制時，PXN促進AP-1核轉位的效應被阻斷，表明PXN需要與LGBP協同激活AP-1。

Cru1的表達及抗病毒功能

在六種抗菌肽(ALF1、ALF2、Cru1、Cru2、Lysi1、Lysi2)中，PXN和LGBP特異性調控Cru1的表達。AP-1可直接結合Cru1啟動子區域誘導其轉錄。重組Cru1蛋白能抑制WSSV復制，并通過結合VP28抑制病毒組裝和再感染。

研究最終構建了完整的信號通路模型：WSSV感染后，PXN作為細胞外配體分泌到血淋巴中，識別病毒囊膜蛋白VP28，進而與細胞膜上的LGBP相互作用，誘導AP-1轉錄因子核轉位，激活Cru1基因轉錄。產生的Cru1通過結合VP28抑制病毒組裝和再感染，完成抗病毒防御。

這項研究的重要意義在于首次完整揭示了PXN和LGBP在甲殼類抗病毒免疫中的協同作用機制，發現了一條獨立于已知抗菌免疫的新型信號通路。該通路不僅深化了對無脊椎動物免疫系統的認識，更重要的是為開發甲殼類病毒病的新型防控策略提供了理論依據和潛在靶點。通過調控PXN-LGBP-AP-1-Cru1軸，有望增強甲殼類的抗病毒能力，減少養殖業經濟損失，具有重要的科學價值和實際應用前景。