昆蟲抗菌肽基因家族免疫功能分化的研究獲得重要發現

昆蟲對侵入體液的微生物主要通過細胞免疫和體液免疫加以清除和抑制繁殖，在體液免疫機制中主要由抗菌肽發揮作用。昆蟲基因組通常含有多種抗菌肽基因家族成員，那么昆蟲是如何協調抗菌肽基因家族成員的功能?這些抗菌肽家族成員的免疫功能分化又是通過怎樣的選擇進化而形成?3月30日，華南農業大學曹陽教授和西南大學夏慶友教授課題組在美國公共科學圖書館期刊《PLoS ONE》發表了題為“Functional Divergence among Silkworm Antimicrobial Peptide Paralogs by the Activities of Recombinant Proteins and the Induced Expression Profiles”的合作研究論文，回答了這一科學問題。

該研究通過對家蠶基因組中的3個抗菌肽基因家族(cecropin，moricin，gloverin)成員(14個基因)抗菌功能和免疫表達活性的分化進行了系統深入的研究，結果發現這3個基因家族存在著“主功能基因的免疫一致性”，BmcecB6、BmcecD、Bmmor和 Bmglv2是這3個家族的主功能基因，其它成員的抗菌譜較窄，抗菌活性較弱，免疫表達活性也降低，有的已進化為假基因。研究同時從分子進化角度和上游調控元件解析了這種免疫功能分化的原因。研究所揭示的“主功能基因的免疫一致性”特征與課題組較早時間在黑腹果蠅抗真菌肽drosomycin基因家族成員中發現的功能分化特征(Gene，2006;Journal of Biomedicine and Biotechnology，2009)相一致。

該研究揭示的這一基本特征可以回答昆蟲是如何協調不同抗菌肽的功能這一關鍵問題，使我們加深理解昆蟲通過抗菌肽基因家族成員的協同防御機制實現快速、經濟、有效抵抗微生物感染的生物學意義:主功能基因弱的基礎表達活性形成初次防御;主功能基因強的誘導表達活性發揮主要防御作用;其它基因成員弱的誘導表達活性構成協同防御，后者針對某些微生物的強抗菌活性的意義也不可忽視。

該研究得到了國家“973計劃”項目和“長江學者創新團隊”項目的資助。