家蚕体壁Spatzle(BmSpz4)的特性及其相关免疫信号通路研究

As a ligand of toll receptor, Spatzle plays an important role in systematic immunity against pathogens, but weather this protein is expressed in the epidermis of insects and its role are not known. The epidermis/Skin needs to fulfill the important task of preventing the penetration of pathogens that could cause systemic infections，so is the first line of defence against microbial infections. The skin on the one hand constitutes a physical barrier against pathogens, on the other hand, can secrete cytokines, chemokines, and antimicrobial peptides, and thus mediating body's immune functions, which will help the removal of pathogens, but the detailed defense mechanisms is unclear. Recently, we have cloned a new spatzle gene from the epidermis of silkworm, Bombyx mori (GenBank accession number: JN628282), and found that it has the highest homology with the spatzle 4 gene of Drosophila melanogaster (so it's named as BmSpz4). This proposed study will focus on the characterization of the spatzle gene, its immune responses against different classes of microbes, and the signaling pathways the Spatzle protein evolves in the epidermis, so as to clarify the BmSpz4's role in innate immunity, and to provide possible new strategies to prevent infections from the skin.

Spatzle蛋白作为Toll受体的配体在昆虫的系统免疫中起着重要的作用，但该蛋白是否在昆虫的体壁表达及其作用尚未见报道。体壁作为天然免疫的第一道防线,在抵抗外来微生物感染中发挥着重要的作用。它一方面构成了抵御病原体的物理屏障;另一方面,可分泌许多细胞因子、趋化因子和抗菌肽等,从而介导天然免疫等功能,利于病原体的清除，但其确切的细胞识别防御机制尚不清楚。最近，我们从家蚕的体壁中克隆了新的spatzle样基因（GenBank登录号:JN628282），经序列比对分析发现它与果蝇的spatzle4高度同源，故将之命名为BmSpz4。本研究将围绕该基因的结构与进化的分析、时空表达谱、该基因启动子的转录调控元件及调控因子的分析、该基因对不同种类微生物及不同感染方式的免疫响应及信号通路的影响等方面开展研究，为阐明BmSpz4在皮肤天然免疫中的作用提供理论依据.

体壁作为天然免疫的第一道防线，在抵御外来微生物感染中发挥着重要的作用。它一方面构成了抵御病原体的物理屏障，另一方面，可分泌许多细胞因子、趋化因子和抗菌肽等，从而介导天然免疫等功能，利于病原物的清除，但其确切的细胞识别防御机制尚不清楚。本项目在家蚕体壁中新克隆了免疫相关蛋白基因BmSpatzle4、BmSpatzle5以及肽聚糖识别蛋白BmPGRP-S2和BmPGRP-L1，研究了这些基因的结构与分子进化、时空表达谱、它们对不同种类微生物的免疫响应，及其所参与的免疫信号通路。结果表明，BmSpatzle4和BmSpatzle5在体壁中的表达能被格兰氏阳性菌和真菌所诱导，但不能被格兰氏阴性菌所诱导；用针对这些基因的特异的双链RNA干扰的方法，研究不同种类微生物注射后对体壁中转录因子Cactus、Rel、Relish 以及抗菌肽Attacin、Moricin和Gloverin表达的影响，表明其可能主要参与到Toll信号通路。而对体壁中新克隆的肽聚糖识别蛋白BmPGRP-S2和BmPGRP-L1，发现它们的表达能被格兰氏阴性菌的感染而诱导；用基因特异的双链RNA干扰的方法，证明其主要参与了体壁中的imd信号通路。本项目的研究工作进一步阐明了家蚕体壁天然免疫的分子机制，对抗病蚕品种的培育、抗病药物的研发，及有害昆虫的防治策略的开发，有较为重要的意义。