中国明对虾Imd免疫信号通路相关基因克隆及表达分析

Imd免疫信号通路在无脊椎动物抗革兰氏阴性菌方面起到十分重要的作用。在已知中国明对虾Imd通路下游核转录因子Relish基因全长的情况下,利用同源克隆方法获得了Imd通路上游基因Imd的cDNA序列,命名为FcImd,该基因全长783bp,5’非编码区45bp,3’非编码区255bp,开放阅读框483bp,编码160个氨基酸,包括一个位于C端的死亡结构域。同源性分析表明,FcImd基因氨基酸序列与其他甲壳动物的氨基酸序列高度保守,与凡纳滨对虾和日本囊对虾的同源性分别为99%和88%。于鳗弧菌感染后的1,3,6,12,24,48,96,144h记录实验组和对照组的累积死亡率,并分别取血淋巴用于检测中国明对虾Imd及Relish基因在不同时间点的表达量变化情况。结果显示:鳗弧菌感染后,实验组Imd和Relish表达量均显著高于对照组(P<0.05),其中Imd表达量呈先升高后降低趋势,Relish表达量在1h时达到最高,然后呈逐渐降低趋势。中国明对虾感染鳗弧菌后Imd和Relish基因呈不同步上调表达,说明Imd和Relish基因的表达与弧菌刺激密切相关,提示Imd和Relish基因参与了对虾抗菌反应的Imd信号转导通路。

昆虫免疫系统中IMD信号通路的研究进展

先天免疫反应是昆虫抵御病原体入侵的第一道防线,IMD信号通路是昆虫正常免疫调控大多数抗菌肽基因表达的最重要途径,本文回顾了昆虫IMD信号通路最新文献,从肽聚糖识别蛋白种类和作用方式、Imd、dFADD和Dredd信号复合体形成与调控途径、Relish的激活和正调节因子等方面总结了IMD信号通路正调节作用机制。并系统总结了IMD信号通路负调节因子种类及作用方式,重点阐述了PGRPs负调节、泛素相关负调节和细胞核内负调节因子参与IMD信号通路负调控作用机制。本文为深入了解昆虫免疫应答通路分子机制提供了参考。

家蚕IMD信号通路对球孢白僵菌侵染的免疫应答反应

IMD(immune deficiency)信号通路是调控昆虫体液免疫反应的重要信号转导途径之一。通过分析家蚕感染球孢白僵菌后IMD信号通路相关因子的表达模式,抑制剂阻断IMD信号通路对家蚕幼虫存活率、血淋巴抗真菌活性和抗真菌肽基因表达水平的影响,以及RNAi沉默IMD信号通路对家蚕抗真菌肽基因表达水平的影响,以期明晰IMD信号通路在家蚕抗真菌免疫应答中的作用。试验结果表明,家蚕感染球孢白僵菌后,IMD信号通路相关基因Bmimd、Bmtak 1、Bmdredd、Bmfadd和Bmrelish 1的表达显著上调,说明球孢白僵菌侵染家蚕能够激活IMD信号通路。用特异性抑制剂Parthenolide阻断IMD信号通路会显著降低家蚕幼虫存活率和血淋巴抗真菌活性,说明家蚕IMD信号通路参与抗真菌肽的合成。用抑制剂阻断家蚕幼虫IMD通路后,家蚕脂肪体中抗真菌肽基因Bmenbocin 1、Bmattacin 1和Bmgloverin 2的表达水平显著下调,而Bmcecropin A和Bmsp 30K-19G1基因的表达水平变化不显著;RNAi沉默BmN细胞的IMD信号通路得到相同的结果,说明IMD信号通路参与Bmenbocin 1、Bmattacin 1和Bmgloverin 2等抗真菌肽基因的表达调控。以上结果说明家蚕IMD信号通路可能通过上调Bmenbocin 1、Bmattacin 1和Bmgloverin 2等抗真菌肽基因的表达水平,提高家蚕幼虫血淋巴抗真菌活性,在家蚕抗真菌免疫应答反应中起到重要作用。

果蝇先天性免疫研究进展

果蝇是生命科学与人类疾病研究的重要模式生物,虽然不具有人类高度专一的获得性免疫,但也有对病原微生物感染作出快速有效反应的先天性免疫应答系统,主要包括体液免疫,细胞免疫和黑化反应。文章结合国外最新研究,详细介绍果蝇体液免疫中控制抗菌肽合成的Toll信号通路和Imd信号通路中涉及的蛋白及其相互作用,并对果蝇细胞免疫中的吞噬、包埋功能和黑化反应作简要阐述。研究表明,果蝇的Toll和Imd信号通路分别与人类的TLR4和TNRF-1信号通路存在着惊人的相似之处,说明果蝇与人类在免疫调控通路方面可能存在着共同的进化起源。

射频放大器互调失真检测和载波抵消的研究

采用高功率射频信号内部互调失真的包络特性检测与比较技术,对射频功率带外信号进行检测和估计。设计用于高功率射频放大器前馈技术线性化的一个带外信号检测器。探讨如何进行射频载波抵消以及检测放大器互调失真信号。

泛素-蛋白酶体系统在昆虫先天免疫中的调控作用

完善的先天免疫系统使得昆虫成为分布最广、适应性最强、物种多样性最丰富的动物类群。在长期的进化过程中,昆虫建立了一套安全有效的先天免疫系统,一方面在面对外界微生物攻击的时候及时有效的发生免疫应答反应;另一方面通过免疫抑制来调控适度免疫应答,避免对自身发动攻击和控制环境共生菌刺激引起的免疫应答信号通路的持续激活。泛素-蛋白酶体系统在昆虫先天免疫中具有重要的调控作用,在Toll和IMD信号通路中,通过对免疫应答通路中信号分子的泛素化修饰加工,促进或抑制抗菌肽的表达,从而使免疫反应达到一个平衡。本文通过对泛素-蛋白酶体系统在Toll和IMD信号通路中的免疫应答和免疫抑制方面的研究进行综述,阐明了该系统在昆虫先天免疫中的调控作用,将有助于开展农业害虫与其天敌之间相互关系的深入研究,揭示其免疫调控机理,为开发生物农药,进行生物防控提供理论依据。

家蚕先天性免疫的研究进展

蚕桑生产是我国的传统优势产业,但蚕病却给养蚕业造成很大的损失。由于产业发展的需要,家蚕的免疫防御机制是人们长期关注的热点。家蚕虽然不具有人类高度专一的获得性免疫,但具有对病原微生物感染作出快速有效应答的先天性免疫系统。家蚕受到微生物的感染后,体内会合成抗菌肽,然后抗菌肽被分泌到血淋巴中去消灭病原体。其中,模式识别受体、免疫信号传导途径以及抗菌肽在体液免疫中起着非常重要的作用。

四纹豆象Toll与抗菌肽基因对种群密度的响应

为揭示四纹豆象(Callosobruchus maculatus)免疫信号转导与抗菌肽基因表达量对种群密度的响应机制,利用tBLASTn在四纹豆象腹部转录组数据中鉴定Toll、IMD(Immune deficiency)及抗菌肽基因,并以FPKM值指示基因表达量。结果表明,从腹部转录组中鉴定到6个富含亮氨酸结构域的Toll信号通路受体基因,其中,Toll-1进化速率较快,Toll-3、Toll-10、Toll-7、Toll-8、Toll-6进化速率依次降低。鉴定到IMD信号通路的胞内关键信号分子基因IMD和受体肽聚糖识别蛋白LC基因(Peptidoglycan recognition protein LC,PGRP-LC)。IMD和PGRP-LC的进化速率与Toll-3相似。表达量方面,Toll-1表达量最低,其FPKM值为0.32,且种群密度对其表达量无显著影响,Toll-3、Toll-6、Toll-7、Toll-8、Toll-10的表达量在高密度群体中显著或极显著上调,其中,Toll-7表达量最高,其在高密度群体、低密度群体中的FPKM值分别为127.25、57.92。种群密度对IMD和PGRP-LC的表达量无显著影响。鉴定到7个抗菌肽基因,即1个Defensin(防御素基因)、1个Cecropin(天蚕素基因)、2个Apidaecin(蜜蜂抗菌肽基因)、3个Drosomycin(抗真菌肽基因),其中,Drosomycin在进化方面最保守。Apidaecin-1表达量最低,其FPKM值为6.58,Defensin表达量最高,高密度群体、低密度群体的FPKM值分别为1 277.23、683.87。种群密度对Apidaecin-1、Cecropin、Apidaecin-2的表达量无显著影响,Defensin和3个Drosomycin在高密度群体中上调。综上所述,Toll-3、Toll-6、Toll-7、Toll-8、Toll-10与Defensin、Drosomycin-1、Drosomycin-2、Drosomycin-3在高种群密度条件下上调表达。

昆虫肠道防御及微生物稳态维持机制

在长期的进化过程中,昆虫形成了独特的肠道防御系统,主要由物理屏障和免疫系统共同作用来抵御外来微生物的入侵。如大部分后生动物一样,昆虫肠道上皮细胞无时无刻不与微生物接触,其种类从有益的共生菌、随食物进入的微生物到影响宿主生命的病原菌。在这样一种复杂的环境中,为了实现防御肠道病原微生物的同时又能维持共生微生物稳定的目的,宿主肠道上皮细胞必须在免疫应激和免疫耐受之间保持一种稳态平衡。Duox-ROS免疫系统和免疫缺陷(immune deficiency,Imd)信号通路作为肠道免疫反应的基本途径,必然参与调节此过程。本文从昆虫肠道防御组成、肠道免疫信号通路作用分子机制以及肠道免疫系统在肠道微生物群落稳态维持中的作用的最新研究进展进行综述。

FADD形成淀粉样蛋白纤维及其在果蝇免疫信号传递中的作用

探究果蝇FADD(Fas-associateddeathdomain-containingprotein)淀粉样蛋白纤维的形成及对IMD(Immune deficiency)信号通路中信号传递的影响,有助于更清楚地了解昆虫先天免疫信号通路中的调节机制,为其他物种的免疫调控提供参考。通过原核表达纯化dFADD蛋白、硫黄素T结合和透射电子显微镜观察等鉴定dFADD在体外纤维的形成;通过构建dFADD真核表达载体,SDD-AGE检测、共聚焦显微镜观察等探究dFADD在果蝇S2细胞内纤维聚合物的形成;构建dFADD结构域突变体,检测纤维形成的关键结构域及对IMD信号传递的影响。结果表明,dFADD在体外和细胞水平上都能聚合形成淀粉样蛋白纤维聚合物;纤维的形成是由dFADD的DED(Death-effector domain)结构域决定的,当DED结构域缺失时,dFADD以单体形式存在;双荧光素酶报告系统的检测结果显示,dFADD只有形成纤维时,才能诱导下游抗菌肽的表达,表明纤维形成是IMD信号传递的关键。本研究揭示了dFADD通过形成淀粉样蛋白纤维参与IMD信号通路中介导IMD与Dredd级联传导的作用,进一步加深了对淀粉样蛋白纤维不仅在哺乳动物,也在昆虫的免疫信号通路中传递信号这一保守功能的认识。