ブラックロックフィッシュ（Sebastes schlegeli）の細菌と相互作用し、細菌感染に対する宿主の抵抗力を高める新規カルレティキュリン関連分子

A novel calreticulin-related molecule that interacts with bacteria and enhances host resistance against bacterial infection in black rockfish, Sebastes schlegeli.

• Guang-Hua Wang
• Zhao-Xia Li
• En-Mian Guo
• Jing-Jing Wang
• Min Zhang
• Yong-Hua Hu

抄録

カレチキュリン（CRT）は、多様な局在を持つ保存性の高い多機能タンパク質である。CRT はレクチン様の性質を持ち、哺乳類では重要な免疫学的活性を持っています。テレポストでは、CRT の免疫機能に関する研究は非常に限られたものである。本研究では、東アジアの重要な養殖種であるブラックロックフィッシュ（Sebastes schlegeli）から CRT ホモログ（SsCRT）をクローニングし、同定し、その特徴を明らかにした。SsCRT cDNAの全長は2180bpで、425アミノ酸のポリペプチドをコードしています。SsCRTはシグナルペプチド、3つの異なる構造的・機能的ドメイン（N-、P-、C-ドメイン）、小胞体（ER）検索シグナル配列（KDEL）を含んでいます。SsCRTのアミノ酸配列は、いくつかの魚種のCRTタンパク質と89-92％の全体的な配列同一性を共有しています。SsCRTは検出された全ての組織にユビキタスに分布しており、脾臓、筋肉、肝臓で高発現していた。魚類の細胞外細菌病原体Vibrio anguillarumと細胞内細菌病原体Edwardsiella tardaに感染した後、脾臓、肝臓、頭腎臓のSsCRTのmRNA転写物は有意に上昇した。発現パターンは時間依存性と組織依存性を示した。組換えSsCRT(rSsCRT)は、異なる細菌やPAMPに対して見かけ上の結合活性を示した。in vivoでの研究では、ブラックロックフィッシュをrSsCRTで処理すると、頭腎臓におけるTNF13B、IL-1β、IL-8、SAA、Hsp70、ISG15などの複数の免疫関連遺伝子の発現が有意に増加することが示された。さらに、rSsCRTは魚の腎臓と脾臓における病原体の拡散と複製を減少させた。これらの結果から、SsCRTは侵入してきた病原体を認識して排除する免疫受容体として機能しており、Sebastes schlegeliの免疫応答に重要な役割を果たしていることが示唆された。これらの知見は、テレポストの免疫応答や病原体感染におけるCRTタンパク質の役割を理解する上で新たな知見を提供するものである。

Calreticulin (CRT) is a highly conserved and multi-functional protein with diverse localizations. CRT has lectin-like properties and possesses important immunological activities in mammalian. In teleost, very limited studies on CRT immunologic function have been documented. In the present study, a CRT homologue (SsCRT) was cloned, identified and characterized from black rockfish, Sebastes schlegeli, an important aquaculture species in East Asia. The full length of SsCRT cDNA is 2180 bp and encoded a polypeptide of 425 amino acids. SsCRT contains a signal peptide, three distinct structural and functional domains (N-, P- and C-domains), and an endoplasmic reticulum (ER) retrieval signal sequence (KDEL). The deduced amino acid sequence of SsCRT shares 89-92% overall sequence identities with the CRT proteins of several fish species. SsCRT was distributed ubiquitously in all the detected tissues and was highly expressed in the spleen, muscle and liver. After the infection of fish extracellular bacterial pathogen Vibrio anguillarum and intracellular bacterial pathogen Edwardsiella tarda, the mRNA transcripts of SsCRT in spleen, liver, and head kidney were significantly up-regulated. The expression patterns were time-dependent and tissue-dependent. Recombinant SsCRT (rSsCRT) exhibited apparent binding activities against different bacteria and PAMPs. In vivo studies showed that the expressions of multiple immune-related genes such as TNF13B, IL-1β, IL-8, SAA, Hsp70, and ISG15 in head kidney were significantly enhanced when black rockfish were treated with rSsCRT. Furthermore, rSsCRT reduced pathogen dissemination and replication in fish kidney and spleen. These results indicated that SsCRT served as an immune receptor to recognize and eliminate the invading pathogens, which played a vital role in the immune response of Sebastes schlegeli. These findings provide new insights into understanding the roles of CRT proteins in immune response and pathogen infection in teleost.

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