茧蜂病毒关闭hemichannel诱导凋亡小体形成的机理研究

Signaling transduction of insect immune response is a very hot topic for possible research breakthrough in biological control field. A novel cellular immune response of apoptotic cellular hemichannel closure, which enables to reduce apoptotic signaling transduction, is important to protect normal development, homeostasis and pathogenic processes in all tissue to essentially maintain normal life. Recently new data shows that hemichannel closure triggered by bracovirus is involved in the regulation of Innexin to promote the formation of apoptotic bodies. In this proposal, we will focus on the role of Innexin in dissemble of apoptotic cellular membrane to explore the mechanism of the formation of apoptotic bodies induced by bracovirus. The main study includes three parts: 1) hemichannel closure on apoptotic cellular surface under the regulation of Innexin by bracovirus; 2) promoting the formation of hemichannel closure of membrane blebs under the regulation of Innexin by bracovirus; 3) disassembly of apoptotic bodies from smaller extracellular vesicles, apoptotic bodies，under the regulation of Innexin by bracovirus. We will monitor the formation of apoptotic bodies by using Time Lapse, and combined with techniques on cellular biology, biochemistry and molecular biology, the related assays will be performed. This study will provide new assays and the theoretic support to further understanding of the novel mechanism of hemichannel closure disrupting the signaling transduction in cellular immune response.

昆虫免疫反应的信号传导途径，是当今害虫生物防治领域寻求新突破的焦点。Hemichannel（HC）关闭是新发现的凋亡细胞的免疫反应，对减少凋亡信号的传导，保护生物有机体的正常生命活动有着重要的生理学意义。最新的研究发现，茧蜂病毒促进HC关闭并诱导凋亡小体形成的过程与病毒调控组成HC的Innexin（Inx）蛋白有关，但其详尽机理尚不清楚。本项目拟通过对Inx蛋白的调控与凋亡细胞解体相关性的研究，揭示茧蜂病毒关闭HC促进凋亡小体形成的机理。具体研究包括：1）病毒调控Inx关闭凋亡细胞表面的HC； 2）病毒调控Inx关闭凋亡小泡的HC；3）病毒调控Inx促进凋亡小泡解体形成凋亡小体。研究将采用Time Lapse全程监控凋亡小体的形成过程，结合细胞生物学等研究方法进行实验验证。研究结果将为阐明Hemichannel关闭，阻断物质信号传递这个新的细胞免疫反应提供新的实验及理论依据。

双斑侧沟茧蜂病毒能够抑制寄主的免疫反应。在前期的研究中发现: 茧蜂病毒诱导细胞凋亡，凋亡的细胞最终形成凋亡小体；而Innexin-hemichannel（Inx-HC）的关闭与凋亡小体的形成相关。本研究项目在此基础上，把研究聚焦在茧蜂病毒关闭Inx-HC：1）如何调控凋亡小体；2）如何调控凋亡小泡。研究通过茧蜂病毒对Inx的DNA、mRNA转录、蛋白翻译三个水平的调控，解析其作用机理。获得以下重要的研究结果：1）茧蜂病毒整合进寄主细胞的基因组，导致Inx1和Inx4的mRNA转录受抑制进而抑制其蛋白的表达，同时，Inx2和Inx3的mRNA和蛋白水平也被显著的下调； 2）病毒Vank蛋白与转录因子Dip3的相互作用，抑制了下游基因Inx2和翻译起始因子eIF4E和eIF4A的转录进而降低了蛋白水平的表达。上述结果表明，茧蜂病毒同时调控多个Inxs促进了凋亡细胞形成凋亡小体。紧接着，对单个Inx蛋白在调控凋亡小体形成的功能研究中表明：Inxs是Caspase3的底物，其直接被切割能促进细胞形成凋亡小体； 相反，通过切割Inx N-延长序列恢复其正常序列，导致凋亡小体的形成减少, 同时发现，关闭的HC开放。 最新的研究发现，HC关闭条件下，Inx C-端延长促进了凋亡细胞形成凋亡小泡，但并不能形成凋亡小体（未发表数据）。综上所述，研究结果暗示，Inx-HC关闭的条件下，凋亡小体和凋亡小泡的形成有其独特的信号途径，其调控机制有待进一步的深入研究。Inx-HC关闭对减少凋亡信号的传导，保护生物有机体的正常生命活动有着重要的生理学意义。