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。     

家蚕BmPP基因的克隆及在Bm-12细胞的表达

MD-2(related lipid recognition protein,ML蛋白质)是哺乳动物中一类重要的脂类识别蛋白,可以识别革兰氏阴性杆菌细胞壁的主要组分脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS),二者形成复合体后被跨膜蛋白质受体TLR4(Toll like receptor 4)识别,进而启动下游免疫信号通路。在鳞翅目昆虫家蚕中,研究发现LPS可以诱导其体内抗菌肽的表达。为了研究家蚕中参与LPS识别的跨膜蛋白及信号通路,论文通过生物信息学分析家蚕基因组数据库中的MD-2类似基因,通过对其结构域分析,发现家蚕Bm PP具有与哺乳动物中的MD-2相似的保守结构域。同时抽提脂肪体RNA,通过RT-PCR获得Bm PP基因,将其克隆至p IEx-4载体上转染家蚕Bm12细胞,48 h后Western-blotting检测发现BmPP成功表达并分泌到细胞培养基中。研究结果将为进一步研究LPS诱导家蚕细胞发生免疫反应的通路研究提供材料。     

细菌内毒素对鸡NLRC5受体及IFN基因转录的影响

本研究旨在探讨鸡NLRC5受体及IFN基因对不同细菌内毒素的诱导表达变化,为禽类NLRC5受体的分子功能及其参与先天免疫调控的作用机制提供理论依据.用不同浓度的(0、0.1、1.0、10.0 μg·mL-1)来自致病性大肠杆菌(E.coli,EC)和肠炎沙门氏菌(S.enteriditis,SE)的2种内毒素(LPS)分别刺激鸡天然巨噬细胞系(HD11)2、4和6h,在不同的时间点收集细胞,提取总RNA,并设计相关引物,利用荧光定量PCR分析鸡NLRC5受体以及下游功能基因IFNA和IFNB的转录量变化,探讨HD11细胞对不同来源的细菌内毒素的免疫反应.研究表明:与对照组相比,1.0和10.0μg·mL-1的EC-LPS、SE-LPS均能诱导HD11细胞产生免疫应答,但0.1μg·mL-1组未能诱导成功;不同细菌LPS诱导的免疫应答时间不一致,经EC-LPS诱导的NLRC5和IFNB基因均在刺激后6h达到转录高峰,与2、4h差异显著(P＜0.05),与对照组差异极显著(P＜0.01);但IFNA基因在2、6h达到高峰,而在4h下降,呈“V”型转录趋势.SE-LPS诱导的NLRC5和IFNA、IFNB转录量随时间均保持一直上升的趋势,在6h达到高峰,且与对照组及2、4h差异显著(P＜0.05).结果表明NLRC5受体与IFNA和IFNs共同参与了细胞对细菌内毒素的免疫应答,NLRC5基因可能对鸡先天免疫功能具有调节作用.     

家蚕Toll和IMD信号通路重要基因对不同病原体感染的免疫响应

Toll和IMD通路是昆虫先天免疫的重要信号通路，抗菌肽的产生可以由这些通路激活。通过感染4种不同种类的病原体(球孢白僵菌、大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌),对家蚕Toll通路的BmTube、BmMyD88、BmTollip、BmECSIT、BmTRAF2和BmCactus基因，IMD通路的BmDredd、BmFadd、BmTAB2、BmTAK1、BmRelish1和BmRelish2基因以及4类不同抗菌肽(antimicrobial peptide, AMP)基因BmCecropinA1、BmAttacin1、BmDefensinA和BmGloverin1的表达进行分析，探讨家蚕在感染不同病原后Toll和IMD通路级联反应的免疫响应。结果表明，家蚕Toll和IMD信号通路级联反应基因表达调控与不同种类病原体感染相关；不同类型的病原选择性地激活Toll和IMD通路，进而诱导特定AMP基因的表达，AMP基因表达对细菌的免疫响应快，对真菌的免疫响应慢，其中BmCecropinA1表达强度显著高于其他类型AMP基因。     

家蚕C-型凝集素11基因BmCTL11的克隆及表达分析

昆虫的C-型凝集素参与先天免疫系统中细胞间的相互作用,家蚕C-型凝集素11(C-type lectins,CTL11)基因BmCTL11是经家蚕微孢子虫(Nb)感染诱导后在蚕体内持续高量表达的基因。用生物信息学方法分析BmCTL11基因编码有307个氨基酸的多肽,预测分子质量34.51 kD,等电点4.69,含2个串联的典型C-型凝集素糖识别结构域,与烟草天蛾的IML-1蛋白进化距离最近。RT-PCR检测BmCTL11基因在家蚕幼虫时期的转录水平较高,并在多个组织有转录。将灭活的家蚕病原细菌、真菌、微孢子虫、病毒等注射家蚕5龄幼虫后的24 h内,qRT-PCR检测BmCTL11基因在幼虫脂肪体和中肠组织内的转录水平均发生上调,说明该基因能够被多种病原微生物诱导。以家蚕5龄第3天幼虫脂肪体c DNA为模板克隆了BmCTL11基因,连接到p ET-32a载体,诱导表达后将纯化的融合蛋白免疫昆明鼠制备出效价为1∶102 400的BmCTL11多克隆抗体。Western blot分析结果显示,BmCTL11蛋白可能以二聚体形式主要分布于家蚕脂肪体、血浆、中肠、表皮等组织中,推测BmCTL11在家蚕识别病原微生物并介导引发进一步的先天免疫反应过程中有重要的作用。     

家蚕组织蛋白酶L及其特异性抑制剂基因参与微生物诱导蚕体的免疫响应研究

给家蚕5龄第3天幼虫分别注射藤黄微球菌(革兰阳性菌)和球孢白僵菌(真菌)进行诱导处理,利用已登录的家蚕组织蛋白酶L基因Bm Cts L(Gen Bank登录号:S77508.1)和Bm Cts L特异性抑制剂基因Bm Cts LI(Gen Bank登录号:AJ131752)的全长序列设计引物,实时荧光定量PCR检测微生物入侵后家蚕组织中Bm Cts L和Bm Cts LI基因的时空表达变化及协同反应,分析Bm Cts L酶活性变化与家蚕对微生物入侵免疫响应的相关性。家蚕的血细胞与脂肪体是微生物入侵后Bm Cts L和Bm CtsLI基因出现表达变化的主要组织,其中经藤黄微球菌诱导后,血细胞中的Bm Cts L基因响应最快,且基因mRNA转录水平极显著上调,脂肪体中的Bm Cts LI基因mRNA转录水平也极显著上调。微生物入侵后蚕体组织中Bm Cts L与Bm Cts LI基因的表达变化存在时间差异,其中Bm Cts L基因先于Bm Cts LI基因上调表达,推测Bm Cts LI基因通过对微生物入侵的协同反应调控BmCts L酶活性变化。藤黄微球菌比球孢白僵菌能更快诱导Bm Cts L和Bm Cts LI基因的表达变化;2种微生物诱导下蚕体血细胞中的Bm Cts L酶活性不仅上升快,而且明显高于其他组织。上述结果提示Bm Cts L和Bm Cts LI可能与家蚕的先天免疫相关,并且佐证了家蚕的血细胞在微生物入侵后能比其他组织更快速地产生免疫响应。     

家蚕模式识别受体βGRP4的序列分析及诱导表达

β-葡聚糖识别蛋白(βGRP)属于模式识别受体(PRR),很多无脊椎动物的βGRP具有结合β-1,3-葡聚糖的能力,在识别入侵病原物和激活免疫调控途径中起着重要作用。对克隆的家蚕βGRP4(BmβGRP4,GenBank登录号为:GQ372969)及编码蛋白进行序列分析和诱导表达,探讨其参与免疫应答的作用方式。BmβGRP4的开放阅读框(ORF)长1 128 bp,编码375个氨基酸,具有一个由17个氨基酸组成的信号肽,预测成熟体蛋白分子质量为40.3 kD,等电点为6.5。BmβGRP4含有一个糖苷水解酶活性结构域(Glyco_hydro_16),具有结合β-1,3-葡聚糖的能力。将BmβGRP4亚克隆到p28载体进行原核表达,获得带有His标签的重组蛋白。给家蚕5龄第3天幼虫分别以1×109个/头的剂量添食大肠杆菌、家蚕黑胸败血菌和家蚕白僵菌,对免疫诱导18 h后家蚕体内的BmβGRP4表达水平进行Western blotting分析,结果表明BmβGRP4能被上述3种微生物诱导而产生较强的表达活性。研究结果提示BmβGRP4可能在家蚕先天免疫应答反应中通过识别病原微生物表面的相关分子模式而发挥作用。     

家蚕bmo-miR-217对核型多角体病毒(BmNPV)lef-1基因表达的调控作用

昆虫的单链小分子RNA(microRNAs)不仅通过与自身的靶基因互补进行转录后水平调控,从而参与重要的生命过程,并且还可以与病原体靶基因相互作用,在免疫防御方面发挥重要功能。给家蚕5龄眠起幼虫接种家蚕核型多角体病毒(Bm NPV)后72 h,收集蚕体血淋巴提取总RNA用于高通量测序,经克隆验证获得一条由Bm NPV诱导上调表达的家蚕miRNA(bmo-miR-217),用生物信息学方法预测到bmo-miR-217对应的一个病毒靶基因为lef-1。构建bmo-miR-217及Bm NPV lef-1 3'-UTR的表达载体,并共转染家蚕卵巢培养细胞Bm N,于48 h后通过检测细胞的双荧光素酶相对活性,显示出bmo-miR-217可显著下调Bm NPV lef-1基因的表达(P0.05)。已知lef-1是Bm NPV侵染复制的必需基因之一,因此抑制其表达是家蚕先天免疫的一种有效策略。     

家蚕金属羧肽酶基因家族的鉴定与表达分析

金属羧肽酶是昆虫消化管中参与食物消化吸收的重要酶类,并可能在昆虫变态、发育、抗病免疫等多种生命过程中发挥重要作用。利用家蚕全基因组数据库,基于同源搜索和隐马尔可夫模型搜索相结合的方法,对家蚕金属羧肽酶基因家族进行鉴定。全基因组预测家蚕的金属羧肽酶基因家族包括22个成员,推导的氨基酸序列均具有锌离子结合位点和金属羧肽酶M14的保守特征。根据其保守氨基酸序列不同,家蚕的金属羧肽酶分属于M14A、M14B和M14D 3个亚家族。通过RTPCR方法检测显示22个家蚕金属羧肽酶基因中有18个基因在家蚕不同组织和发育时期中表达,其中7个基因在家蚕5龄第3天幼虫中肠组织特异高量表达,提示金属羧肽酶在家蚕对营养物质的消化吸收中有重要作用;家蚕5龄幼虫添食感染Bm NPV后24 h内,中肠中有5个金属羧肽酶基因上调表达,表现出对病原微生物侵染的应答反应。研究结果有助于解析家蚕金属羧肽酶在蚕体对营养物质的消化和对病原物入侵应答中的功能作用。     

丝氨酸蛋白酶在昆虫先天免疫中的功能和作用机制研究进展

昆虫先天免疫系统包括细胞免疫和体液免疫。细胞免疫主要通过昆虫血液中的浆细胞对入侵的微生物进行吞噬;体液免疫比较复杂,涉及到昆虫体内许多蛋白质之间的相互作用,其中丝氨酸蛋白酶及其同源物与血淋巴黑化和抗菌肽合成等过程密切相关,如参与胞内酚氧化酶原及Toll免疫信号途径的激活等,因而在昆虫的体液免疫中发挥着重要作用。本文就昆虫丝氨酸蛋白酶及其同源物的类型、结构与功能以及家蚕丝氨酸蛋白酶的研究进展进行综述,为促进家蚕、蜜蜂等经济昆虫先天免疫的分子机制研究提供参考。     

免疫佐剂 CpG—DNA的研究进展

特异性免疫即是含有PAMP的反应物与天然免疫细胞上的PRR相结合,激活天然免疫应答,从而活化抗感染途径,并最终发挥获得性免疫应答的一系列反应过程。CpG—DNA作为一种在进化中高度保守的PAMP,它可以模拟感染过程,克服新型疫苗PAMP不足的缺陷,从而诱导强烈的免疫应答。CpG—DNA可以直接激活B淋巴细胞、单核／巨噬细胞和树突状细胞,上调免疫刺激分子的表达,调节免疫反应,诱导IL-12、IL-1和TNF-等多种细胞因子的分泌,此外,它还能间接刺激NK细胞、T淋巴细胞。由于其独特的优点,CpG—DNA在畜牧兽医临床中显示其极强的使用价值和广阔的应用前景。     

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。     

重要外文学术期刊发表蚕学论文简介

正1 SUN W,SHEN Y H,ZHOU L X,ZHANG Z.Ecdysone titer determined by 3DE-3β-reductase enhances the immune response in the silkworm.J Immunol,2016,196(4):1646-1654题目家蚕3-脱氢蜕皮激素-3β-还原酶催化蜕皮激素分泌而增强蚕体对细菌入侵的免疫应答能力摘要研究表明,蜕皮激素(20E)可以促进昆虫的免疫应答反应,但其分子调控机制尚未阐明。重庆大学张泽课题组研究发现家蚕感染细菌后,蚕体内的20E滴度显著升高,并通过蜕皮激素受体进一步增强家蚕抵抗细菌入侵的免疫应答能力。在免疫应答阶段,家蚕的3-脱氢蜕皮激素-3β-还原酶(3DE-3β-还原酶)可将     

siRNA 介导的家蚕ABC转运蛋白相关基因的干涉研究

由siRNA(smallinterferingRNA)介导的RNAi作为一种工具已被广泛用于基因功能研究中,并有望应用于生物体疾病的防治方面。通过显微注射,在家蚕中以siRNA介导的方式,对家蚕ABC转运蛋白(ATPbindingcassettetransporter)系列相关基因(Bmwh1,Bmwh2,Bmwh3)进行了siRNA干涉研究,在部分基因中得到了高效特异的干涉现象。结果初步证实正义链3′碱基错配的siRNA也具有显著的干涉效果。实验还显示了siRNA较之于dsRNA介导的RNAi更具有优势,表明siRNA介导的RNAi可作为基因功能分析和未来的基因操作手段在家蚕的研究中应用。     

家蚕核型多角体病毒对寄主细胞凋亡抑制蛋白BmAPI5表达的影响

API5是一种新的细胞凋亡抑制蛋白因子,能有效抑制细胞凋亡。API5在结构与功能上高度保守,并已在包括家蚕在内的多种昆虫中发现存在同源基因。本文检测了家蚕幼虫BmAPI5基因在BmNPV和大肠杆菌侵染后的转录与表达变化。结果表明,微生物侵染能快速显著诱导BmAPI5基因的转录与表达,其中以BmNPV的诱导作用较为明显。这表明BmAPI5可能参与BmNPV-宿主的互作机制。     

白僵菌诱导家蚕抗菌肽enbocin1基因的表达特征及产物的抗真菌活性

家蚕的抗菌肽家族基因enbocin1是蚕体免疫系统相关基因。为解析家蚕对病原真菌感染免疫应答反应的分子机制,采用实时荧光定量PCR检测抗菌肽基因enbocin1在家蚕5龄幼虫感染球孢白僵菌(Beauveria bassiana)后的时空表达模式,结果显示:enbocin1主要在幼虫脂肪体中显著上调表达,而且持续至感染诱导后30 h,感染后8、30 h的表达水平分别上调了约44倍和6倍;在马氏管、体壁中该基因的诱导表达差异不显著,在血淋巴中几乎检测不到该基因的表达。进一步用原核表达系统成功表达并纯化获得了高纯度的重组家蚕抗菌肽enbocin1,体外抑菌试验表明其对白僵菌具有较强的抑菌活性,且重组enbocin1蛋白浓度与抑菌活性之间具有量效关系。用重组enbocin1蛋白制备了效价达1∶30 000的多克隆抗体,可用于进一步深入研究enbocin1的功能及其作用机制。研究结果提示抗菌肽enbocin1在家蚕抵御真菌感染的过程中可能具有重要作用。     

昆虫抗菌肽基因表达调控机理

昆虫先天免疫应答主要通过模式识别受体识别入侵微生物,激活Toll和Imd信号途径,通过NF-κB样转录因子调控抗微生物肽基因的表达,合成高效广谱的抗微生物多肽,杀灭外源微生物.本文以果蝇的两个信号途径为例,通过与哺乳动物的TLR (Toll-like receptor)和TNFR (tumour-necrosis factor receptor)信号途径的比较,我们综述了昆虫免疫应答的激活机理的新近研究成果,并讨论了Toll和Imd信号途径的进化关系和昆虫模式识别受体的功能分类.     

猪流行性腹泻病毒逃避宿主干扰素抗病毒作用机制的研究进展

猪流行性腹泻病毒（porcine epidemic diarrhea virus,PEDV）是一种全球分布的α冠状病毒,能引起仔猪流行性腹泻,猪流行性腹泻一旦暴发会给养殖业带来巨大的经济损失。在病毒感染期间,Ⅰ型干扰素（type Ⅰ interferon,IFN-Ⅰ）是先天性抗病毒反应的关键介质。大多数冠状病毒通过限制IFN的产生和IFN应答的激活而产生一些策略以规避IFN应答。然而,PEDV颉颃IFN抗病毒作用的分子机制尚未完全清楚。猪感染PEDV后,机体的先天免疫不能有效抵抗PEDV的侵害,PEDV通过限制或阻断IFN的功能和隐藏自身的病原体相关分子模式（pathogen-associated molecular patterns,PAMP）两种途径逃逸宿主先天免疫。在此过程中,PEDV的结构蛋白和非结构蛋白及一些蛋白酶起到了关键作用,核衣壳（nucleocapsid,N）蛋白能抑制IFN-Ⅰ的产生,协助病毒逃避机体的抗病毒天然免疫,木瓜样蛋白酶通过去泛素化酶活性阻断天然免疫信号通路,PEDV也可通过阻断双链核糖核酸（double-stranded RNA,dsRNA）诱导IFN-Ⅰ的产生,以逃避宿主的先天免疫。这些研究为深入了解IFN在PEDV致病过程中的作用及PEDV逃避IFN抗病毒的机制提供了理论依据,并有助于深入了解病毒与宿主先天性免疫之间的关系,同时也为PEDV的防治及PEDV疫苗的研发提供参考。