褐飛虱絲氨酸蛋白酶抑制劑基因Nlserpin4的克隆及表達模式分析

王正亮,朱杭鋒,潘海波,俞曉平

(中國計量大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,浙江省生物計量及檢驗檢疫技術(shù)重點實驗室,杭州 310018)

絲氨酸蛋白酶抑制劑(serine protease inhibitor,serpin) 是廣泛存在于昆蟲體內(nèi)一類結(jié)構(gòu)保守、功能多樣的蛋白酶抑制劑超家族，參與調(diào)控蟲體生長發(fā)育、激素分泌和免疫應(yīng)答等諸多重要生理過程(趙麗芳等,2016;Meekinsetal.,2017)。Serpin分子量大小一般在40～50 kD，蛋白質(zhì)序列N末端存在serpin的特有結(jié)構(gòu)域，C末端存在由大約20個氨基酸殘基組成的反應(yīng)中心環(huán)(reactive center loop,RCL)。Serpin的靶蛋白酶識別切割RCL的活性裂解位點并與之共價結(jié)合，以不可逆的自殺性機制失活，從而阻斷蛋白酶水解級聯(lián)過程，抑制免疫應(yīng)答反應(yīng)(Huntington,2011)。鑒于其重要的免疫調(diào)控功能，昆蟲serpin一直備受國內(nèi)外研究者關(guān)注(Ooietal.,2015;魏川川等,2017;朱笑婷等,2017;Shakeeletal.,2019)。

在昆蟲中，serpin最初從家蠶Bombyxmori血淋巴中分離獲得，之后又在煙草天蛾Manducasexta體內(nèi)被檢測到，主要通過抑制絲氨酸蛋白酶級聯(lián)反應(yīng)，進而負調(diào)控Toll信號通路和酚氧化酶原激活通路，以防止過量的抗菌肽表達和過度的黑化反應(yīng)對昆蟲自身造成的傷害(Zhaoetal.,2012;Li Betal.,2017;Li Metal.,2018)。目前相關(guān)研究主要集中在一些隸屬雙翅目和鱗翅目的模式昆蟲中。如黑腹果蠅Drosophilamelanogaster全基因組含有29個serpin基因，功能研究顯示其中Spn43Ac通過參與Toll信號通路而調(diào)節(jié)宿主的先天性免疫反應(yīng)，Spn27A能有效抑制酚氧化酶原級聯(lián)反應(yīng)而調(diào)控宿主應(yīng)對外來入侵物的防御響應(yīng)(Levashinaetal.,1999;Ligoxygakisetal.,2002)。在煙草天蛾中，serpin1J和serpin5分別通過抑制宿主血淋巴蛋白酶HP8和HP6而對Toll信號通路進行負調(diào)控，與果蠅Spn27A同源的serpin3則可通過抑制酚氧化酶原的激活而阻斷黑化反應(yīng)的進程(Zhuetal.,2003;Anetal.,2011)。……