海院科研动态（151） | 甲壳类动物类干扰素信号通路：结构、免疫功能及其在水产养殖病害防控中的应用前景
研究背景
无脊椎动物中存在一种类干扰素信号通路，其功能类似于脊椎动物的cGAS-STING-IFN-ISG轴，并在抗病毒防御中发挥核心作用。甲壳动物作为全球水产养殖中经济价值最高的类群之一，为揭示宿主-病原体相互作用和疾病管理相关的先天免疫机制提供了理想研究模型。在对虾等甲壳动物中，已鉴定出与脊椎动物干扰素信号通路同源的关键组分，并对其功能进行了表征，例如cGAS样受体、STING、IRF、干扰素功能类似物（如Vago）、JAK/STAT以及各种干扰素刺激基因（ISGs）。这些发现共同揭示出一条保守的信号级联通路，可诱导广谱、序列非依赖性的抗病毒应答，并参与抗菌免疫。
针对这一现象，我院海洋生物养殖与环境研究团队在甲壳动物类干扰素通路研究领域取得新进展，本文重点讨论了其信号转导机制、核心组分的结构与功能特征，以及宿主免疫与病毒病原之间的分子互作关系。同时，本文还探讨了该通路在抗菌防御中的作用及其在水产养殖应用中的潜力，包括抗病育种与免疫治疗策略的开发等。通过与脊椎动物干扰素信号的对比分析，研究系统总结了该通路的保守特征及甲壳动物特有的适应性进化，为未来利用该通路促进水产养殖健康管理提供了新视角。
研究结果
1. 甲壳动物类干扰素通路组成与级联机制上的保守性
干扰素（IFN）是脊椎动物中发挥关键抗病毒作用的细胞因子，其通过诱导干扰素刺激基因（ISGs）的表达，激活广泛的抗病毒效应。尽管目前尚未在甲壳动物中鉴定到与干扰素具有序列同源性的基因，但越来越多的研究证据表明，甲壳动物中存在具备类似功能的干扰素功能同源物（Vago）。在甲壳动物中，自 Robalino 等（2004）首次发现其能够通过序列非特异性地识别核酸并诱导广谱抗病毒反应以来，类干扰素通路的关键同源组分已陆续被鉴定并得到深入研究。通过与脊椎动物干扰素通路的结构及信号级联机制对比（图1）可见，甲壳动物中存在一条与 cGAS–STING–IFN–ISG 通路相似的类干扰素信号通路，即 cGLR–STING–Vago–ISG 轴。
图1人类、果蝇和对虾中cGAS/cGLR-STING介导的干扰素或类干扰素信号通路比较示意图
2. 类干扰素通路与病毒的进化军备竞赛
病毒与宿主免疫系统之间的动态共同进化，是进化军备竞赛的典型范例。宿主不断进化出更加复杂的免疫策略以识别并清除病原体，而病毒则通过多种机制来逃避、抑制或劫持宿主防御体系。在甲壳动物中，病毒同样演化出一系列针对类干扰素通路的免疫对抗策略，包括劫持宿主免疫转录因子、操纵上游信号激酶、直接抑制关键免疫分子以及利用非编码RNA进行调控等（图2）。这些研究发现揭示了病毒在应对类干扰素免疫反应过程中所表现出的高度进化复杂性，不仅反映了宿主免疫系统所施加的强大选择压力，也表明类干扰素通路既是宿主抗病毒防御的核心机制，同时也是病毒进化适应与免疫逃逸的主要靶点。
图2 WSSV与对虾类干扰素信号通路之间的分子军备竞赛
3. 类干扰素通路在抗病育种中的实际应用
研究还表明，通过选择性育种提升抗病性是提高水产养殖生产力与可持续性的关键途径。在甲壳动物中，简单重复序列（SSR）已成为抗病性选育中应用广泛且有效的分子标记。位于非翻译区（UTR）或基因启动子区域的功能性SSR可通过影响转录或翻译效率来调控基因表达。在凡纳滨对虾中，IRF基因的5′-UTR区域含有可变数量的(CT)n重复序列（图3）。研究发现，较短的(CT)n重复序列与较高的 LvIRF 表达水平相关，并表现出增强的抗病毒能力（蓝色）；相反，较长的(CT)n重复序列会导致 LvIRF 表达下调，同时伴随更强的抗菌能力（红色）。基于此，通过针对特定IRF 基因型（IRF-(CT)25/IRF-(CT)25）的分子设计育种，成功培育出了具有高抗副溶血弧菌性状的凡纳滨对虾新品种“中兴2号”。这些研究结果不仅强调了 LvIRF 及其介导的类干扰素通路在抗病毒防御中的核心作用及其在抗菌免疫中的交叉调控机制，也为基于SSR的分子育种提供了理想的研究范式和实践示例。
图3 基于 IRF-SSR 分子标记的靶向育种策略培育抗病性凡纳滨对虾新种质
研究意义
本研究全面概括了甲壳动物（特别是对虾）类干扰素信号通路的最新研究进展。文章讨论了该通路的发现历程与分子级联反应、核心组分在抗病毒与抗菌免疫中的功能作用、病毒逃逸或利用该通路的策略，还展望了其在抗病育种与健康管理中的应用。对甲壳动物类干扰素通路分子机制、进化保守性及应用潜力的持续研究，不仅能够增进对无脊椎动物免疫生物学的理解，还将支持下一代精准育种、病害靶向治疗和甲壳类动物可持续养殖的开发。
上述研究成果近期发表于国际著名学术期刊《Reviews in Aquaculture》，论文第一作者为我院2025级硕士研究生后越，海洋科学学院李朝政教授和生命科学学院何建国教授为论文共同通讯作者。本研究得到国家自然科学基金（32441085, 32373158），广东省科技计划项目（2024B1212060001），南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）资助项目 （SML2024SP001）联合资助。
文章相关信息
Hou, Y., Li, Q., Li, H., He, J., Li, C. (2026). Interferon-Like Signaling Pathway in Crustaceans: Structure, Immune Function, and Prospects for Disease Control in Aquaculture. Reviews in Aquaculture, 18. https://doi.org/10.1111/raq.70101
