载脂蛋白III的模式识别作用及其参与肽聚糖诱导的Toll信号途径的分子机制

Besides the function of lipid transportation for supplying energy, Apolipophorin-III (ApoLp-III) may also play important role in immune responses, while its mechanism remains unknown. The applicant focuses on the pattern recognition of insect recognition receptor as well as its molecular mechanism, and obtained a high Lys-PGN affinity protein—apoLp-III and complete CDS. To study the pattern recognition profiles of apoLp-III systemically, we plan to analyze the recognition ability of apoLp-III to typical pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) and pathogens through the properties of immune adsorption and molecular interaction. On this basis and that apoLp-III/PGN complex up-regulates the expression of Cecropin D, we intend to study the recognition mechanism of apoLp-III to PGN, the effects of anti-microbial peptides induction and regulation of key enzymes’ activity in Toll pathway, and thus further illustrate the participate of apoLp-III to PGN-dependent Toll pathway. This study will be not only supplement and develop the theory of innate immune signaling pathway in insects, establish theoretical basis for effective pest control strategies, but also provide clues for mechanisms that homologue apolipoprotein E participate immune response in human.

载脂蛋白III除转脂供能外，还识别外源物质并参与免疫应答，但其机制目前尚不清晰。申请人关注昆虫识别受体的模式识别作用及参与免疫信号通路的分子机制，利用自主纯化分离体系从柞蚕幼虫血淋巴中分离出对Lys-PGN具高亲和力的载脂蛋白III并获得其基因。为系统性研究载脂蛋白III的模式识别特性，拟从免疫吸附、分子间相互作用等角度分析其对代表性模式分子和病原菌的识别能力。在此基础上，结合前期工作中载脂蛋III/PGN复合物诱导柞蚕血淋巴中抗菌肽D表达含量增加的结果，拟探究载脂蛋白III对PGN识别的分子机制，进而从诱导抗菌肽生成、对Toll途径激活中关键酶活力影响等方面阐明载脂蛋白III参与PGN诱导的Toll信号途径的分子机制。这一研究，不仅补充和发展了现有昆虫先天性免疫信号通路理论，为研究同源性载脂蛋白E在人体中参与免疫反应的机制提供必要线索，同时也为制定有效的昆虫病虫害防治策略提供理论依据。

载脂蛋白除转脂供能外，还可能识别外源物质并参与免疫应答，但其机制目前尚不清晰。申请人关注昆虫识别受体的模式识别作用及参与免疫信号通路的分子机制，在前期研究中首次发现Ap-ApoLp-III针对PGN的模式识别作用，且该识别作用与抗菌物质的产生相关。同时提出了其诱导抗菌物质的产生与Toll信号传导途径相关的推测。本课题主要对其进行深入研究，从多角度探究天然Ap-ApoLp-III对PAMPs和病原菌的识别特性和特点；通过对Ap-ApoLp-III进行结构解析，找出阐释此蛋白针对PAMPs模式识别的可能结构特点和机制；通过对其天然活性蛋白的功能初探，验证其模式识别功能及与柞蚕细菌诱导的PPO系统和Toll受体胞外激活途径的相关性。同时还首次获得载脂蛋白家族另外两个成员Ap-ApoLp-II/I的基因序列并完成初级结构解析；成功纯化获得天然活性蛋白并证实该蛋白组分具有模式识别功能且对PPO系统的激活具有负向调控作用。这一研究，一方面，是对现有昆虫先天性免疫研究机制的必要补充和完善；另一方面，ApoLp-III因与哺乳动物Apolipoprotein E（ApoLp-E）高度同源而成为公认的研究ApoLp-E免疫功能的重要蛋白模型，对Ap-ApoLp-III的研究也为探讨ApoLp-E在人体内参与免疫反应的机制提供必要线索。从实际应用上讲，对Ap-ApoLp-III识别和免疫应答参与机制的深入探讨，一方面为制定有效的柞蚕病虫害防治策略提供理论依据；另一方面为研发具有自主知识产权、适用于血源制品筛查等领域的，广泛性微生物感（污）染快速、高通量检测技术体系提供必要的理论依据和物质基础。