Innexin通道蛋白功能研究进展

在无脊椎动物中,Innexin(Inx)蛋白可以在细胞膜上组成hemichannel(半通道)或在细胞间形成Gap junction(缝隙链接,GJ)。目前的研究显示,Inx蛋白可能存在多重功能,除参与形成hemichannel和GJ外,其本身也可能存在一定的生理功能;Inx蛋白组成的hemichannel与细胞内的信号分子释放有关,如ATP释放、钙波传递等,并可能参与了细胞凋亡的介导。不同类型的Inx蛋白之间可能还存在相互作用,这种作用与通道的开放存在一定关联,通道的开放可能还与细胞内外离子浓度特别是Ca2+浓度的变化有关。

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。

亲环素A生物学活性研究进展

亲环素A(cyclophylin A,CypA)是一种多功能且保守的蛋白质,广泛分布在植物、动物和微生物等生物体内,CypA蛋白是第一个被发现的免疫抑制剂环孢霉素A在细胞内的亲环素受体蛋白。CypA在蛋白折叠、免疫抑制、炎症、病毒感染和细胞凋亡等方面的功能,以及植物亲环素功能的研究进展,可为进一步开发利用CypA提供理论依据。

茧蜂病毒调控寄主细胞的NF-κB信号通路

多分DNA病毒(Polydnaviruses,PDVs)是寄生蜂的共生病毒。已有研究报道PDVs能感染寄主血细胞并有特异性表达,但是,哪些病毒的DNA片段能进入寄主细胞,并参与调控NF-κB信号通路仍然还不清楚。本研究结果初步表明,在双斑侧沟茧蜂病毒(Microplitis bicoloratus bracovirus,MbBV)感染细胞后24 h能导致细胞凋亡,vank86、vank92、ptp109病毒基因片段均能在被感染后的Spli221(斜纹夜蛾)、Sf9(草地贪夜蛾)、High Five(粉纹夜蛾)细胞的DNA中检测到,但转录水平有差异。进一步对这3个基因与NF-κB调控的下游抗菌肽基因(attacin、defensin)和免疫基因酚氧化酶原激活酶(ppA3)的相互关系研究发现:在病毒感染Spli221、Sf9、High Five细胞24 h后,检测到Spli221细胞中attacin、defensin、ppA3的转录本,attacin基因显著下调;过表达Vank86、Vank92、PTP109的Spli221细胞,由LPS刺激后检测到只表达单个病毒蛋白的Spli221细胞中的attacin、defensin、ppA3的m RNA表达水平无显著变化。研究初步揭示了MbBV病毒感染Spli221细胞后抑制NF-κB信号通路,但单个病毒蛋白不能抑制NF-κB信号通路,实验结果为进一步深入研究多个病毒基因的共同作用及其在害虫生物防治中的应用打下了基础。

斜纹夜蛾inx1,inx4基因的克隆及表达载体构建

无脊椎动物innexin(inx)基因是生物进化上高度保守的基因,区别于脊椎动物的connexin。Inx基因可在细胞膜表面形成功能性的半通道蛋白hemichannel和间隙连接蛋白gap junction,这两种蛋白都与信号传导,胚胎发育,神经系统分化等功能相关。本研究在斜纹夜蛾Spodoptera litura血细胞转录组数据中发现特异的inx1,inx4序列,通过RT-PCR克隆出了Spli-inx1,Spli-inx4,经过比对,确定它们都属于保守的inx基因家族,具有四个保守的跨膜结构域,两个胞外环,一个胞内环,一个位于第二个跨膜结构域前端的YYQWV基序及在胞外环上各有2个半胱氨酸残基。其中,Spli-inx1开放阅读框全长1086 bp,编码361个氨基酸;Spli-inx4开放阅读框全长1116 bp,编码371个氨基酸。构建了包含ORF全长编码区的原核表达载体及真核表达载体,经Western blot证明Spli-inx1和Spli-inx4均可在大肠杆菌及鳞翅目昆虫High Five,Sf9和Spli221细胞系中的表达,初步探索了它们在细胞中的结构和功能。为深入研究Spli Inx1和Spli Inx4的功能奠定基础。

斜纹夜蛾Cyp10基因的克隆及表达载体构建

亲环蛋白10(Cyclophilin 10,Cyp10)是亲环蛋白家族成员之一,这是一类广泛存在于真核及原核生物内的蛋白家族,其共性是都具有肽基脯氨酰顺反异构酶(Peptidyl-prolyl cis-trans isomerases,PPIase)活性。有研究表明,Cyp10可能参与了肿瘤细胞凋亡蛋白胞质分布的调控,但在昆虫先天免疫中的作用没有见到报道。本研究以斜纹夜蛾Spodoptera litura为研究对象,以寄生后斜纹夜蛾血细胞转录组数据中发现的特异cyp10序列为基础,通过RT-PCR克隆出了cyp10基因,通过生物信息学方法对此序列进行开放阅读框分析(Open Reading Frame,ORF)和序列同源性比对,发现cyp10基因ORF全长486 bp,编码161个氨基酸,具有肽基脯氨酰顺反异构酶家族标签序列:YNGSLFHRNIKGFIVQTG,因此确定为亲环蛋白基因家族成员。构建了包括ORF全长编码区的原核表达载体p ET32a-Cyp10及真核表达载体p IZT/V5-His-Cyp10,经Western blot证明,p ET32a-Cyp10和p IZT/V5-His-Cyp10可分别在大肠杆菌和鳞翅目昆虫细胞系(Hi5,Sf9和Spli221)中表达,蛋白分子量分别是26 k Da和22 k Da。之后以细胞免疫荧光定位法探索Cyp10在家蚕细胞Bm N内的分布,发现Cyp10主要分布于细胞质内。这些结果为进一步探索Cyp10在昆虫先天免疫中的作用奠定了一定基础。

斜纹夜蛾ppie基因的克隆及表达载体构建

肽基脯氨酰基顺反异构酶E (Peptidyl-prolyl cis-trans isomerase E, PPIE)是亲环蛋白家族的成员之一,具有肽基脯氨酰基顺反异构酶(Peptidyl-prolyl cis-trans isomerase, PPIase)活性,能与亲环蛋白抑制剂CsA特异性结合。PPIE具有两个结构域:N-端的RNA识别域(RNA Recognition Motif, RRM)和C-端的PPIase活性域。PPIE和其他亲环蛋白一样,具有蛋白质折叠功能。研究表明,哺乳动物细胞中的PPIE能抑制流感病毒复制,能与MLL PHD3相互结合。但昆虫细胞中PPIE的功能研究较少。本文以斜纹夜蛾Spodoptera litura为研究对象,克隆得到ppie基因,通过生物信息学分析发现,斜纹夜蛾ppie基因ORF全长876 bp,共编码291个氨基酸,具有亲环蛋白家族标签:YQGSlFHRIIPDFMCQGG。构建了真核表达载体pIZT/V5-His-ppie,结果证明,构建的真核表达载体能在昆虫细胞中表达,融合蛋白大小为36 kDa左右,与预测大小一致。还通过免疫荧光实验确定,PPIE定位于细胞核中,与前人研究报道一致。本文研究内容将为进一步研究斜纹夜蛾PPIE功能奠定基础。

茧蜂病毒感染Hi5细胞与亲环素A的相关性研究

茧蜂病毒(Microplitis bicoloratus bracovirus,Mb BV)属于多分DNA病毒(polydnavirus,PDV)的一种,主要存在于膜翅目茧蜂科寄生蜂中,对于寄生蜂成功寄生宿主起着至关重要的作用。而亲环素A(cyclophilin A,Cyp A)是一种肽基脯氨酰顺反异构酶,参与免疫反应等多种细胞活动。主要探讨了茧蜂病毒在感染昆虫细胞的过程中,是否与Cyp A存在相关性。研究结果显示,在粉纹夜蛾(Trichoplusia ni Hübner)卵细胞系(High Five,Hi5)培养基中加入茧蜂病毒24 h后,通过PCR可扩增出与病毒基因大小一致的目的片段,表明Hi5细胞已被茧蜂病毒感染。在病毒感染细胞后,Cyp A的基因转录水平显著升高,其蛋白表达水平也有所增加;当沉默cypa基因或抑制Cyp A活性后,实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,qRT-PCR)结果显示,茧蜂病毒基因中的vank86基因转录水平显著下降;而过表达cypa基因,可使vank86基因转录水平上升。研究结果提示,茧蜂病毒在感染昆虫细胞的过程中,可能与Cyp A存在一定的相关性。