近十几年来，由于水产动物重大病害频发以及滥用药物导致的水产品食品安全隐患，国际上已形成鱼类等水产动物免疫学研究的交叉学科，尤其重视先天性免疫机制研究。近年来，水生所淡水生态与生物技术国家重点实验室在国家基础研究计划973项目支持下，在渔业生物技术方向衍生出新的鱼类先天性免疫调控机制研究生长点，建立了鱼类抗病毒基因的细胞模型，在鱼类病毒病免疫遗传机理研究上取得突破，克隆出一批与鱼类先天性免疫相关或抗病相关的基因，引起国际同行关注。最近，由桂建芳研究员主持的鱼类发育遗传学学科组和张奇亚研究员主持的水生病毒学学科组通过交叉合作，深入鱼类先天性免疫相关基因的功能研究，取得两项重要进展。

第一项进展由博士研究生梅洁等完成，美国加州大学洛杉矶校区林硕教授提供斑马鱼突变体作为合作者。该研究基于实验室前期从鲫鱼中鉴定出的与补体C1q类似的C1q-like基因，发现其可能与免疫和细胞凋亡有关，进一步利用体外培养细胞和斑马鱼进行功能研究。体外研究表明，C1q-like能抑制诱导剂诱导的caspase-3和9活性，从而抑制凋亡。Morpholino介导的基因敲除分析揭示斑马鱼C1q-like具有抗凋亡作用：敲降C1q-like后，凋亡因子表达上调、细胞周期紊乱、血细胞发生相关基因表达下调、血色素合成减少、脑血管发育异常。研究还发现，所有抑制C1q-like造成的功能缺陷均可通过抑制p53表达来挽救。紫外线照射和细菌感染均能诱导C1q-like过量表达，且抑制C1q-like表达的胚胎更易受细菌侵袭而死亡。因此，C1q-like是斑马鱼胚胎中一个新的细胞存活调控因子，在胚胎发育特别是脑发育过程中抑制p53依赖的和caspase 3/9介导的细胞凋亡，发挥重要的抗凋亡和保护作用。该成果已在线发表于美国发育生物学会会刊《Developmental Biology》。

第二项进展由朱蓉博士和张义兵博士等共同完成，主要围绕鱼类中是否存在dsRNA依赖的蛋白激酶PKR以及鱼类PKR是否具有抗病毒功能展开。通过建立灭活病毒诱导的牙鲆囊胚培养细胞SMART cDNA文库，筛选克隆得到牙鲆PKR基因。该基因具有哺乳类PKR保守的结构域，包括N端的两个dsRNA结合区和C端激酶区。dsRNA结合区能结合dsRNA，激酶区能抑制翻译。正常细胞中PKR仅低水平本底表达。在大菱鲆弹状病毒感染过程中，PKR表达上调，同时伴随eIF2α磷酸化增强。细胞中过量表达野生型PKR也能增强eIF2α磷酸化水平，并抑制病毒增殖；而过量表达丧失激酶活性的PKR突变体则无此效应。RNA干扰实验证实PKR通过磷酸化eIF2α发挥抑制蛋白翻译的功能。上述结果首次证实鱼类存在与哺乳类一致且具有相似功能的PKR介导的抗病毒途径，首次揭示了鱼类PKR基因的功能结构域及其抗病毒功能。该成果已在线发表于美国微生物学会权威杂志《Journal of Virology》。

关于这两项研究成果的意义，通讯作者桂建芳研究员指出，鱼类先天性免疫相关基因的鉴定及其功能和作用机制研究是国际热点。一方面，鱼类作为相对原始的脊椎动物，对其先天性免疫基因功能及作用机制的剖析有助于了解脊椎动物免疫系统的发生和进化；另一方面，鱼类作为人类主要蛋白来源之一，其健康养殖和安全水产品的可持续发展需要阐明鱼类先天性免疫机制，以制定更健康高效的养殖对策和措施。