昆虫病原物的免疫逃避策略研究进展

昆虫的先天免疫系统包括细胞免疫与体液免疫,它们共同作用于入侵的微生物,保护机体免受各种病原物的侵染。在漫长的进化中,病原微生物也发展了一系列策略应对昆虫的细胞与体液免疫。已有研究表明,病原物主要采取杀死血细胞,抑制细胞吞噬及结节形成,分泌毒力因子或利用体表的脂类成分等策略逃避昆虫细胞免疫;通过分泌蛋白酶降解抗菌肽,利用病原物细胞表面缺乏免疫诱导因子或抑制宿主抗菌肽的表达等策略应对昆虫体液免疫。本文结合相关研究成果,综述病原物抵抗昆虫免疫反应的一系列策略,阐释宿主昆虫同病原物之间免疫与抗免疫的动态互作过程。     

参与家蚕免疫反应的clip丝氨酸蛋白酶家族基因分析

丝氨酸蛋白酶在昆虫的新陈代谢和生长发育等多种生理过程中起重要作用,特别是含clip结构域的丝氨酸蛋白酶与昆虫的免疫级联激活途径密切相关。为探索家蚕clip丝氨酸蛋白酶在家蚕先天免疫反应信号通路中的作用,对家蚕(Bombyxmori)与烟草天蛾(Manduca sexta)中鉴定获得的含有clip结构域的丝氨酸蛋白酶进行序列比对和系统进化分析,发现BmSP78与MsPAP-1、BmSP127与MsHP8、BmSP124与MsHP1、BmSP125与MsHP17位于同一进化支上,4对clip丝氨酸蛋白酶的氨基酸序列相似度分别为70%、68%、81%和57%,另外的8个蛋白酶BmSP23、BmSP111、BmSP95、BmSP135、BmSP129、BmSP137、BmSP91和BmSP99构成了家蚕特有的一群clip丝氨酸蛋白酶。用革兰阴性细菌沙雷氏菌和革兰阳性细菌黑胸败血菌分别注射感染家蚕5龄第4天幼虫后,通过半定量RT-PCR检测分析clip丝氨酸蛋白酶基因在不同感染时间点的表达特征:病原菌诱导后蚕体中有11个clip丝氨酸蛋白酶基因mRNA转录水平有明显变化,其中BmSP102和BmSP96于黑胸败血菌诱导12 h后在血细胞中明显上调表达,而BmSP125在沙雷氏菌和黑胸败血菌感染12 h后的脂肪体中均明显上调表达。研究结果为建立家蚕clip丝氨酸蛋白酶可能参与的免疫级联反应路径提供了重要线索。     

家蚕先天性免疫的研究

家蚕是重要的模式昆虫,其先天性免疫系统也是免疫学的重要组成部分。本文概述了家蚕先天性免疫模式识别受体、细胞免疫和体液免疫因子抗菌肽、溶菌酶、凝集素、酚氧化酶和蛋白酶抑制剂等在抵御病原感染方面的相关进展。     

蜱类先天免疫反应研究进展

蜱体内缺乏获得性免疫系统,只能依赖先天免疫反应系统中细胞免疫和体液免疫协同作用抵抗细菌、真菌等外源微生物的侵染。细胞免疫包括吞噬、结节化或包裹入侵微生物等作用。体液免疫主要依赖于体液因子,包括抗菌肽、凝集素、蛋白酶抑制剂等。本文介绍了蜱类不同器官先天免疫系统、分子作用机理及免疫调控机制,为筛选新的靶标位点,有效防控蜱及蜱媒疾病提供科学依据。     

家蚕血细胞系生物学特性探讨

家蚕与其他昆虫及生物体一样，在自然进化过程中，形成了自身防御体系，包括细胞性免疫和体液性免疫，细胞免疫主要表现为血细胞对入侵异物及变态时对自身组织碎片的吞噬作用与包囊化作用，而体液免疫作用则产生许多抗菌性的蛋白质和多肽，是防御体系的重要组成成分。     

家蚕丝氨酸蛋白酶基因BmHP21的克隆及表达分析

丝氨酸蛋白酶参与昆虫对抗入侵病原体及保护受伤组织的黑化反应。为了探讨家蚕黑化反应过程中丝氨酸蛋白酶在酚氧化酶原前体级联体系的作用,克隆了家蚕的一个新的丝氨酸蛋白酶基因,命名为BmHP21(GenBank登录号:JF431073)。该基因由1 233个核苷酸组成,编码410个氨基酸。通过SMART网站预测蛋白结构显示BmHP21包括一个clip结构域和一个胰蛋白酶结构域。BmHP21蛋白和烟草天蛾Ms-HP21的氨基酸序列有55%的相似性,推测BmHP21在家蚕黑化反应中起着激活酚氧化酶原前体激酶(PPAE)的作用。RT-PCR检测结果表明,BmHP21在家蚕大部分组织包括脂肪体中都有表达,其mRNA转录几乎贯穿于整个家蚕的幼虫、蛹和成虫发育阶段,推测BmHP21除了参与黑化反应外,还有其它的生理功能。     

外源siRNA诱导家蚕先天免疫应答

LPS是众所周知的病原体相关分子模式(PAMP),能激活昆虫的先天免疫应答。在LPS和siRNA诱导后相关基因的相似应答说明siRNA在家蚕先天免疫应答中也能充当PAMP。注射siRNA广泛应用于昆虫内源性基因的沉默和研究基因的功能。在这个研究里,我们报道了家蚕在LPS和siRNA诱导后黑化作用相关基因的转录水平。     

外源siRNA诱导家蚕先天免疫应答

LPS是众所周知的病原体相关分子模式(PAMP),能激活昆虫的先天免疫应答。在LPS和siRNA诱导后相关基因的相似应答说明siRNA在家蚕先天免疫应答中也能充当PAMP。注射siRNA广泛应用于昆虫内源性基因的沉默和研究基因的功能。在这个研究里,我们报道了家蚕在LPS和siRNA诱导后黑化作用相关基因的转录水平。     

3种微生物及其胞壁物质体外诱导家蚕血液黑化反应的观察

分别将大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、白僵菌及其细胞壁物质脂多糖、肽聚糖和甘露聚糖与家蚕血液在毛细针管中混合,体外观察外源物诱导家蚕血液黑化反应的免疫防御作用。结果表明3种微生物及其胞壁物质均能诱导家蚕血液发生黑化反应,与家蚕血液混合后的大肠杆菌数目随混合时间延长及血液黑化程度加剧而下降。说明家蚕血液黑化反应与昆虫其他的免疫应答反应相同,能被微生物以及相关分子诱导和启动,发挥免疫防御作用,并且大肠杆菌在加入昆虫黑色素合成前体——多巴和多巴胺的培养基中生长繁殖受到抑制的实验结果,也是该结论的佐证。     

昆虫抗菌肽基因家族免疫功能分化的研究获得重要发现

昆虫对侵入体液的微生物主要通过细胞免疫和体液免疫加以清除和抑制繁殖,在体液免疫机制中主要由抗菌肽发挥作用。昆虫基因组通常含有多种抗菌肽基因家族成员,那么昆虫是如何协调抗菌肽基因家族成员的功能?这些抗菌肽家族成员的免疫功能分化又是通过怎样     

整合素介导的信号通路及在昆虫领域的研究进展

整合素(integrin)是一类重要的细胞表面粘附分子,负责细胞内外信息的交流和转导。整合素在哺乳动物的各种正常生理活动,如免疫反应,细胞粘附与迁移,组织形成及修复,细胞的增殖、分化和凋亡等过程中扮演着重要角色,并且与疾病(如肿瘤、心血管疾病、肾脏疾病等)的发生和发展也密切相关。整合素在昆虫新陈代谢过程的多种生理生化反应中也发挥重要作用,目前果蝇(Drosophila melanogaster)、按蚊(Anopheles gambiae)、烟草天蛾(Manduca sexta)以及家蚕(Bombyx mori)等昆虫中的整合素已相继被鉴定,已有的研究显示整合素在昆虫的先天免疫,尤其是细胞免疫中担当重要角色。     

家蚕半胱氨酸蛋白酶的研究进展

家蚕(Bombyx mori)作为鳞翅目模式昆虫,较早开展了组织蛋白酶研究,其中以对家蚕半胱氨酸蛋白酶(cysteine protease)的研究居多。半胱氨酸蛋白酶参与了家蚕生长发育、蜕皮变态和免疫调节等生命活动过程。本文重点综述近几年国内外学者在家蚕半胱氨酸蛋白酶分类、基因表达特征、生物学功能研究方面取得的新进展,并简要阐述对家蚕半胱氨酸蛋白酶研究的主要方面。     

球孢白僵菌感染对家蚕血淋巴黑化及微生物蛋白酶抑制剂表达的影响

家蚕是一种具有重要经济价值的绢丝昆虫,也是一种重要的模式生物。家蚕易受到环境中各种病原物的侵染而发生疾病。通过观察家蚕感染球孢白僵菌后血淋巴黑化程度的变化、家蚕血淋巴蛋白SDS-PAGE分析和微生物蛋白酶抑制剂的胶内活性染色分析,研究球孢白僵菌感染对家蚕血淋巴黑化和微生物蛋白酶抑制剂表达的影响。结果表明,球孢白僵菌感染会激活家蚕血淋巴的黑化反应,参与对真菌的免疫应答。SDS-PAGE分析显示,接种球孢白僵菌后120 h内家蚕血淋巴蛋白未发生明显的水解。胶内活性染色表明,家蚕血淋巴中存在一种白僵菌诱导型蛋白酶抑制剂SI-3,其抑制活性随着感染进程的推移而略有变化。研究结果不仅有助于阐明病原性真菌与家蚕的互作关系,发现新的抗真菌分子,而且对农林害虫防治具有一定的指导意义。     

昆虫活性蛋白的功能和抗菌机制及开发利用研究进展

昆虫在漫长的进化过程中形成了由体液免疫和细胞免疫组成的独特免疫防御系统,以避免或减轻外界病原微生物侵入、物理损伤及逆境胁迫对机体造成的伤害。在此过程中,昆虫通过自身的免疫防御系统分泌出大量的具有特殊生理活性的蛋白质,包括抗菌肽、溶菌酶和凝集素等,这些特殊的蛋白质不仅在昆虫的生存活动和免疫反应中扮演着重要的角色,还在农业、医药和食品等领域显现出巨大的研究与潜在应用价值。本文对不同种类昆虫活性蛋白的化学结构、生理活性功能、抗菌机制和相关应用的研究进展,以及昆虫活性蛋白未来的研究方向进行综述。     

家蚕bHLH基因的染色体定位与系统发生分析

bHLH转录因子在真核生物生长发育调控中具有重要作用。以原有家蚕bHLH基序为查询序列,从最新版本的家蚕基因组数据库(SilkDB)中鉴定出52个家蚕bHLH家族成员,并将其中47个成员的编码区域定位到家蚕染色体上。分析家蚕与黑腹果蝇、蜜蜂、赤拟谷盗bHLH基序氨基酸序列的系统发生,结果呈现如下特点:(1)4种昆虫ASCa家族中的Ase蛋白功能相近,家蚕中有2种果蝇Ac蛋白的同源蛋白,而没有果蝇Sc和Lsc的同源蛋白;(2)4种昆虫HES家族中的Hairy蛋白功能相近,家蚕BmHES3可能是果蝇Dpn或Side的同源蛋白,家蚕BmHES1和BmHES2分别是赤拟谷盗HES1和蜜蜂HES2的同源蛋白;(3)家蚕比其它3种昆虫分别多出1个Clock家族与AHR家族成员,意味着家蚕在长期的人工驯化过程中可能在昼夜节律的调控与对外源毒素刺激的响应方面演化出了新的机理。汇总了与家蚕52个bHLH成员对应的果蝇、蜜蜂和赤拟谷盗同源蛋白序列及44种家蚕bHLH蛋白序列登录号。以上结果可为进一步开展家蚕bHLH基因结构与功能研究提供较为系统、完整的背景资料。     

软体动物免疫功能研究进展

软体动物的免疫主要由细胞免疫和体液免疫组成。细胞免疫功能的完成主要依靠吞噬作用,体液免疫则主要以凝集素、抗菌肽、溶菌酶、酚氧化酶等诸多非特异性免疫因子的综合作用而完成。近年来,国内外对软体动物的免疫功能作了大量的研究,特别是在上述诸多非特异性免疫因子在软体动物体内的定位、分类、免疫功能及其机制的研究有了较大的进展。论文就现有的研究结果对软体动的免疫功能做一概述。     

家蚕着色模式相关的分子遗传学研究

体色与斑纹是昆虫重要的形态特征,对于昆虫捕食、避敌、寻偶、免疫和调节体温等具有重要的意义,其丰富着色模式形成的分子机制一直是昆虫学研究的热点。家蚕作为中国重要的农业经济昆虫,具有5 000多年的驯养历史,不仅成就了灿烂的丝绸文化,而且带来了巨大的经济效益。家蚕亦是鳞翅目的模式昆虫,拥有的超过200余个与着色相关的突变体是昆虫着色研究的重要实验材料。近年来,结合家蚕的经典遗传连锁图谱、家蚕基因组数据,运用高通量测序手段、定位克隆策略等分离鉴定家蚕着色相关突变体的关键基因,是探索着色模式形成的分子基础的主体。目前已在分子水平解析了家蚕30余种着色相关突变的产生机制,显著推动了家蚕着色机制的研究,对于丰富昆虫着色相关理论和基础知识具有重要贡献。本文总结了家蚕着色模式研究的最新成果,并结合其它昆虫着色相关研究的成果进行分析比较,这对于今后系统开展昆虫着色机制及其演化的研究,以及对着色相关基因的利用,均具有重要参考价值。     

家蚕丝氨酸蛋白酶抑制剂Bmserpin 6的原核表达及对酚氧化酶原活性和抗菌肽表达的调控作用

丝氨酸蛋白酶抑制剂(serpin)对昆虫的免疫反应起重要调节作用。根据家蚕基因组数据库序列设计引物,从家蚕幼虫血细胞中克隆了Bmserpin6的编码基因,并构建重组表达载体,在大肠杆菌中成功表达了重组Bmserpin6蛋白。将纯化的重组Bmserpin6注射家蚕5龄幼虫后6 h提取家蚕血液制备血清,检测血清样品中的酚氧化酶原活性显著下降(P0.05)。体腔注射重组Bmserpin6后的家蚕5龄幼虫再通过微球菌诱导蚕体内抗菌肽gloverin2基因的表达,结果显示幼虫脂肪体和血细胞中的gloverin2基因表达显著下调(P0.05)。依据上述结果推测:体外表达的重组Bmserpin6可以调节蚕体内2个重要的免疫途径,即抑制蚕体酚氧化酶原的激活和外源细菌诱导的蚕体抗菌肽的产生。     

益生菌对宿主机体免疫调节作用研究进展

益生菌是一类对宿主机体健康有益的低致病性或无致病性微生物。大量研究表明,益生菌能够维持宿主肠道菌群平衡,作用于肠道黏膜免疫系统,引起体液免疫和细胞免疫应答,从而调节机体的免疫功能。就益生菌的免疫调节作用途径,及其对机体体液免疫和细胞免疫的影响进行了综述。     

家蚕B型清道夫受体基因的鉴定及系统发生与表达分析

B型清道夫受体(SR-B)是清道夫受体超基因家族成员,参与机体的脂类代谢、动脉粥样硬化形成或保护、宿主免疫损害防御、凋亡细胞清除和细胞粘附等重要生命过程。基于家蚕全基因组数据,利用比较基因组学方法,鉴定获得了14个家蚕B型清道夫受体基因,这些基因分布在至少5条染色体上,其内含子的大小从几十到近万个碱基对。系统发生分析表明,14个家蚕B型清道夫受体基因分布在3个类群:第1类群中分布的9个基因和第3类群中分布的3个基因,分别与类群中其它昆虫的同源基因形成明显的直系同源关系;第2类群中分布有2个基因,此类群中不同昆虫的同源基因之间的进化关系较为复杂。EST数据和芯片数据分析表明,多数家蚕B型清道夫受体基因具有转录活性。RT-PCR检测结果显示,有8个家蚕B型清道夫受体基因在5龄第3天幼虫组织中表达,并具有不同的表达模式,推测这些基因可能行使不同的功能。研究结果为进一步诠释家蚕B型清道夫受体基因的功能奠定了基础。