昆虫细菌感染引发基因组应答反应研究

据西南大学蚕学与系统生物学研究所消息，夏庆友教授团队近期在昆虫细菌感染引发的基因组应答反应上取得了新的研究进展，报道了鳞翅目模式昆虫家蚕对病原细菌黑胸败血芽孢杆菌侵染的分子应答特征，相关成果文章“A Genome-Wide Survey for Host Response of Silkworm Bombyx mori during Pathogen Bacillus bombyseptieus Infection”公布在最近的《公共科学图书馆·综合》（PLoS One）上。该研究是在西南大学家蚕基因组研究团队夏庆友教授的指导下，由博士研究生黄璐琳等完成，得到了国家“973”计划和长江学者创新团队项目的资助。黑胸败血芽孢杆菌（Bacillus bombyseptieus，Bb）是一种典型的革兰氏阳性细菌，是家蚕生长过程中通过自然感染引起病变的主要病原之一。研究人员在基因组水平上分析了家蚕在感染Bb前后的基因表达变化。结果显示，在Bb感染后24小时，2436个基因（占家蚕全基因组14632个基因的17%）的表达发生了至少2倍的上调或下调变化，其中1403个基因在多种幼虫组织，特别是在中肠中表达。这些表达发生变化的基因主要分为酶催化活性、结合与转运、生物学过程调节等14类，参与了遗传信息加工和转录、糖代谢、氨基酸和氮代谢、核苷酸代谢、辅因子和维生素代谢以及体内异物的生物降解和代谢等6类基础代谢途径。这表明即使只有一种病原侵染，也会引起寄主昆虫全基因组水平上的广泛应答。有趣的是，和苏云金芽孢杆菌（Bt）相似，Bb也能够诱导蚕对毒素相关的应答反应，比如，编码中肠围食膜隔膜蛋白氨基肽酶N受体和钠/钙调蛋白的基因就被诱导表达。不仅如此，本研究还首次发现Bb能诱导激素合成和代谢途径相关基因的上调表达，可能与Bb在蚕体内的繁殖相关。另外，Bb也能够触发家蚕的免疫应答，包括细胞免疫、丝氨酸蛋白酶黑色素级联反应和体液免疫；特别重要的是，Bb能通过Toll途径诱导蚕产生系统性免疫应答，导致大量抗菌肽基因（如Attacin、Lebocin、Enbocin、Gloverin和Moricin）在Bb感染后24小时上调表达。该研究首次在基因组水平上揭示了病原微生物侵染对鳞翅目昆虫（蚕）生理代谢及免疫反应的全面影响，为我们深入理解病原和寄主昆虫之间的相互关系，以及开发提高宿主昆虫防病抗病能力的新举措提供了重要线索。（来源：生物通）