蜕皮激素调控BBP基因参与棉铃虫先天免疫反应的机制研究

Ecdysone is very important hormone which can induce larvae molting and tissue reconstruction during metamorphosis. Some research has shown that ecdysone not only regulates insect development, can also promote the insects immune response, but the mechanism is still not clear. Our previous study has found a BBP gene family members named HaBBP in helicoverpa armigera, which can be regulated by ecdysone signaling transduction pathway, it specifically expressed in immune organ of helicoverpa armigera, and the HaBBP can help the cotton bollworm body remove pathogens obviously. So we assume that HaBBP gene is mediated by the ecdysone signal transduction pathways, and involved in the immune response. In order to further reveal the molecular mechanisms how HaBBP gene is regulated and play its role, this project will utilize protein immune function detection technique, RNA interference technology, the gene expression patterns experiment and protein interaction technology to investigate HaBBP function, explore the molecular mechanisms of how ecdysone and innate immunity signal transduction pathways regulate HaBBP gene, and search the interactions proteins by HaBBP. This project can not only reveal the molecular mechanism how HaBBP genes involve in the innate immune response, but also clarify molecular mechanisms how ecdysone signaling transduction pathway affect innate immunity, as well as provide new research targets for human immune response studies.

蜕皮激素是诱导昆虫幼虫蜕皮和变态时期组织重建的关键激素，有研究证实蜕皮激素不但能调控昆虫发育，还能够促进昆虫的免疫反应，但其作用机制还不清楚。我们前期研究发现棉铃虫BBP基因家族成员HaBBP受蜕皮激素信号转导途径的调控，同时HaBBP在棉铃虫免疫器官特异高表达，并且能够帮助机体有效清除病原菌。因此我们推测，HaBBP是蜕皮激素信号转导途径调控的参与免疫反应的功能基因。为了进一步揭示HaBBP基因调控与发挥作用的分子机制，本项目拟采用蛋白质免疫功能的实验方法、RNA干扰技术、基因表达模式实验以及蛋白质互作技术等方法，进一步研究HaBBP基因功能，揭示蜕皮激素和先天免疫两条信号转导途径调控HaBBP基因的分子机制，寻找能与HaBBP互作的蛋白质，从而阐明HaBBP基因参与先天免疫反应的分子机理，进一步揭示蜕皮激素信号转导途径影响先天免疫的机制，也为人类激素调控免疫反应的研究提供新的思路。

昆虫具有完善的先天免疫反应系统，可以通过细胞免疫和体液免疫对抗病原体的入侵；有研究证实蜕皮激素在调控昆虫免疫反应中也发挥重要的作用；蜕皮激素可以调控蜕皮和变态时期的组织重建，是调控昆虫发育过程的关键激素，但其调控昆虫免疫反应的机制还不完全清楚。本项目主要对这一领域展开研究，主要包括以下三部分：①对棉铃虫HaBBP基因的系统研究，我们的研究结果显示HaBBP基因主要在免疫细胞中表达，并且在棉铃虫免疫反应中发挥重要作用，蜕皮激素信号转导途径可以通过诱导HaBBP基因增加抗菌肽的表达，同时增强虫体对细菌的清除效率，从而调控昆虫免疫反应。②我们还筛选研究了其它参与蜕皮激素调控免疫反应的基因，包括HaCD109和HaSP27基因。我们研究结果表明蜕皮激素信号转导途径可以通过上调HaCD109基因表达，增强血细胞的伸展能力和细菌清除效率，从而调控昆虫的细胞免疫反应。我们的实验结果证实蜕皮激素对HaSP27基因具有调控作用；病原刺激能够诱导HaSP27基因表达上调，而HaSP27基因的缺失显著影响虫体的细菌清除效率。3.其他一些探索实验：为了系统研究miRNAs在昆虫免疫反应中的功能，我们对果蝇中的miRNAs进行了大规模的筛选。通过对大量miRNAs缺失的转基因果蝇品系的感染后存活率实验，我们前期筛选到miR-10和miR-1007基因可能在果蝇免疫反应中发挥作用。本项目的以上研究成果为进一步理解蜕皮激素调控昆虫免疫反应提供了新的内容，同时也为高等动物以及人类激素调控免疫反应的研究提供了对比和新的研究靶标，相关的部分研究成果已经发表论文。在本项目的资助下，我们建立起了完整的以昆虫为模式动物的先天免疫反应分子机制研究平台，培养研究生4名。