家蚕分子免疫研究进展

家蚕分子免疫研究进展

高贵田1,陈克平13,姚勤1,王永杰1,2　

(1.江苏大学生命科学研究院,江苏镇江212013;2.安徽省农业科学院水产研究所,安徽合肥230031)

摘要　家蚕是继果蝇、按蚊之后第3个完成全基因组测序的模式昆虫,其分子免疫研究进展很快。综述了家蚕先天免疫模式识别受体、家蚕抗微生物多肽等方面的研究进展。

关键词　家蚕;分子免疫;研究进展

中图分类号　S881.2 文献标识码　A 文章编号　0517-6611(2006)03-0508-02

家蚕是鳞翅目昆虫,有其独特的免疫系统和免疫机制。可分为先天免疫和后天免疫、细胞免疫和体液免疫。细胞免疫是巨噬细胞吞噬、消化外来异物,与高等动物基本相同,而体液免疫则不同于高等动物,主要区别在于昆虫无T和B淋巴细胞,无免疫球蛋白及完整的补体系统,缺乏特异的抗原—抗体反应,而是以抗菌肽、抗病毒因子、凝集素、溶菌酶及蛋白酶抑剂等多种活性因子,配合多种功能的血细胞以建立一个开放的完整的防御体系[1]。家蚕体内有两类特殊体液免疫因子(hum oral immunity factors)以杀灭或抑制外来异物。一类是正常虫内本身存在的先天性因子,如凝集素(lectin)、原酚氧化酶(proph oloxidase)等;另一类是经人工或自然诱导后产生的后天性免疫因子,如抗微生物多肽(antim i2 crobial peptide)。家蚕是继果蝇、按蚊之后第3个完成全基因组测序的模式昆虫,其分子免疫研究进展很快。笔者主要对家蚕先天免疫模式识别受体、家蚕抗微生物多肽及基因克隆的研究进展进行了综述。

1　家蚕先天免疫模式识别受体

家蚕遭受微生物感染后可引起多种细胞和体液免疫反应的激活,从微生物侵袭到最终清除病原一般要经过4个步骤:首先是识别外来异物,称为感染的非己识别;随后,引发了激活丝氨酸蛋白酶和解除丝氨酸蛋白酶抑制剂的细胞外级联反应,从而将受到感染的信号放大为更强的“危险”信号或解除错误警报,这个过程称为信号的调整和放大;然后引发信号转导途径而导致目的基因的转录活性[2],产生免疫应答。感染的非己识别对于缺少适应性免疫的无脊椎动物更为重要。现在已证实这种“非己”识别是因为存在某些特异性的、可溶的或与细胞膜结合的模式识别受体(PRR S),也称为模式识别蛋白(PRP S)或模式识别分子(PR M S),可以识别或结合那些微生物表面保守的、而在宿主中又不存在的病原相关分子模式,如G-细菌的脂多糖(LPS)、G+细菌的肽聚糖(PG N)、脂磷壁酸(T LA)以及真菌的甘露聚糖(manana)。天然免疫识别这些受体后,通过激活存在于血淋巴的蛋白酶和利用免疫反应组织的细胞内信号转导途径而引起免疫反应[3]。PRR S还可以作为促进吞噬的调理素,也可以是凝集、黑化或其他蛋白质修饰级联反应等免疫过程的起始因子。

基金项目　国家自然科学基金项目(30370773);江苏大学高级人才基金项目(1291180009)。

作者简介　高贵田(1964-),男,陕西岚皋人,在读博士,高级农艺师,从事分子遗传与育种研究。3通讯作者,博士生导师,研究员,

E2m ail:kpchen@。

收稿日期　2005209228Christophides等[4]将在果蝇和按蚊中发现的PRR S分为6种类型:肽聚糖识别蛋白,含硫酯键蛋白,革兰阴性菌结合蛋白,清除受体,C2型凝集素和硫依赖型凝集素。而Hultmark[5]将T oll受体也归为PRR S。

1.1　家蚕肽聚糖识别蛋白(PG RP S)　1996年,Y oshida等在家蚕的血淋巴中发现了第1个肽聚糖识别蛋白,具有PG RP 结构域,在激活免疫反应中起着重要的和多样性的作用,包括黑化级联反应、吞噬作用和产生抗革兰氏阳性菌和阴性菌物质的信号转导途径[6]。在果蝇、按蚊、家蚕和人类中,短型肽聚糖识别蛋白基因都很相似,PG RP结构域紧接在典型的信号肽之后,成熟蛋白只有1个PG RP结构域。

1.2　家蚕革兰氏阴性菌结合蛋白(G N BP S)　G N BP与脂多糖(LPS)和β21,3葡聚糖有很高的亲和性,但对肽聚糖和β21, 4葡聚糖和几丁质没有亲和性。2000年,K im Y S等在经细菌诱导的家蚕中发现了家蚕的革兰氏阴性菌结合蛋白。果蝇的G N BP21具有可溶的和细胞膜糖基磷脂酰肌糖锚定的2种形式,在对细菌LPS反应的先天免疫信号转导中起重要作用[7]。蚕蛾和按蚊的G N BP基因在免疫诱导中为上调,而果蝇的基因在特定的发育阶段是组成性表达。

2　家蚕抗微生物多肽

研究表明,昆虫的免疫应答主要体现在3个方面,即体液免疫产生抗微生物蛋白、细胞免疫吞噬或包埋外源微生物,以及酚氧化酶反应在伤口或外源物周围堆集黑色素[8]。体液免疫产生抗微生物多肽是目前研究的热点之一。昆虫抗微生物多肽是指当其受到外界微生物等异物刺激时,诱发血淋巴(脂肪体)快速合成的一类小分子肽,是其分子免疫的效应物。具有热稳定性强、强碱性、抗菌谱广的特点,既可以抗革兰氏阳性菌,也可以抗革兰氏阴性菌,尤其对耐药性菌株有明显抑杀作用,对病毒、原虫及癌细胞也有作用[9]。近10年间,陆续新发现鉴定了10多种主要对丝状真菌和酵母具有抗性的昆虫多肽,同时由原已发现的一些昆虫抗菌肽中,最近又不断鉴定到它们有的还兼有抗真菌的活性。迄今为止,已报道的昆虫抗微生物肽有200多种,涉及鳞翅目、双翅目、鞘翅目、半翅目、等翅目和膜翅目共6个目的昆虫[10]。根据结构及功能的不同,可分为4类:第1类是天蚕素类(ce2 cropins),由鳞翅目和双翅目昆虫产生;第2类是昆虫防御素(insectdefensins),主要杀死革兰氏阳性菌,但不伤害红细胞;第3类是富含脯氨酸(Pro)的抗菌肽(proline richantibacteri alpeptides),已在双翅目、膜翅目、半翅目、鞘翅目计8种昆虫中分离获得,但尚未在鳞翅目中发现,主要抑制革兰氏阴性

安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2006,34(3):508-509,521 责任编辑　金琼琼　责任校对　金琼琼