昆虫抗菌肽基因家族免疫功能分化的研究获得重要发现

昆虫对侵入体液的微生物主要通过细胞免疫和体液免疫加以清除和抑制繁殖，在体液免疫机制中主要由抗菌肽发挥作用。昆虫基因组通常含有多种抗菌肽基因家族成员，那么昆虫是如何协调抗菌肽基因家族成员的功能?这些抗菌肽家族成员的免疫功能分化又是通过怎样的选择进化而形成?3月30日，华南农业大学曹阳教授和西南大学夏庆友教授课题组在美国公共科学图书馆期刊《PLoS ONE》发表了题为“Functional Divergence among Silkworm Antimicrobial Peptide Paralogs by the Activities of Recombinant Proteins and the Induced Expression Profiles”的合作研究论文，回答了这一科学问题。

该研究通过对家蚕基因组中的3个抗菌肽基因家族(cecropin，moricin，gloverin)成员(14个基因)抗菌功能和免疫表达活性的分化进行了系统深入的研究，结果发现这3个基因家族存在着“主功能基因的免疫一致性”，BmcecB6、BmcecD、Bmmor和 Bmglv2是这3个家族的主功能基因，其它成员的抗菌谱较窄，抗菌活性较弱，免疫表达活性也降低，有的已进化为假基因。研究同时从分子进化角度和上游调控元件解析了这种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”特征与课题组较早时间在黑腹果蝇抗真菌肽drosomycin基因家族成员中发现的功能分化特征(Gene，2006;Journal of Biomedicine and Biotechnology，2009)相一致。

该研究揭示的这一基本特征可以回答昆虫是如何协调不同抗菌肽的功能这一关键问题，使我们加深理解昆虫通过抗菌肽基因家族成员的协同防御机制实现快速、经济、有效抵抗微生物感染的生物学意义:主功能基因弱的基础表达活性形成初次防御;主功能基因强的诱导表达活性发挥主要防御作用;其它基因成员弱的诱导表达活性构成协同防御，后者针对某些微生物的强抗菌活性的意义也不可忽视。……