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KPI5参与调控家蚕抗菌肽基因的表达和血淋巴黑化
发布时间: 2022年06月07日 15:16   作者:刘华伟   审核人:夏庆友  来源:   浏览次数:

       2022年5月20日,中心在国际学术期刊Frontiers in Immunology在线发表 “KPI5 Is Involved in the Regulation of the Expression of Antibacterial Peptide Genes and Hemolymph Melanization in the Silkworm, Bombyx mori”的原创性研究论文,该研究揭示了Kunitz型蛋白酶抑制剂KPI5在家蚕先天免疫中的双重调节作用,加深了对昆虫 KPI 功能的理解,并为昆虫免疫稳态的调节机制提供了新的见解。

      KPI 是生物体中普遍存在的蛋白酶抑制剂,通常具有一个或多个 Kunitz 结构域。先前的研究表明,KPI 与无脊椎动物的凝血、炎症调节、细胞增殖、抗菌等过程有关,然而它们在昆虫中的作用仍有待阐明。2012年,中心赵萍教授课题组在家蚕全基因组水平鉴定了 80 种丝氨酸蛋白酶抑制剂,包括10个KPIs。其中,CI-13(KPI5)在多达400个家蚕品系的血淋巴中被鉴定到,暗示其可能在家蚕血淋巴中发挥重要作用。这项研究进一步对家蚕的KPI5进行了表征和功能分析。

      KPI5含有85个氨基酸,有6个保守的半胱氨酸残基,P1位点为苯丙氨酸残基。重组KPI5蛋白显著抑制胰凝乳蛋白酶的活性,并且对温度和pH均具有较高的耐受性。时期表达谱分析显示,KPI5在脂肪体内合成并分泌到血淋巴中,并且其表达在脂肪体中可被病原体相关分子模式(PAMP)诱导显著上调。体外实验表明,KPI5可以与病原体和PAMP结合,但其不能直接杀死病原菌,也不能促进家蚕血细胞对琼脂糖珠的包囊。重组蛋白注射和CRISPR/Cas9介导的敲低表明,KPI5促进了脂肪体中抗菌肽(AMP)的表达。此外,敲低KPI5降低了个体对病原菌的抵抗能力。酚氧化酶(PO)活性测定显示,KPI5蛋白可以显著抑制PAMP诱导的血淋巴PO活性和黑化反应。这些发现表明,KPI5在家蚕先天免疫中发挥双重作用,其既可以通过调节抗菌肽的产生来消灭病原菌,也可以作为负调控因子来调节黑化作用。

      中心硕士研究生衡婧雅和刘华伟讲师为论文共同第一作者,赵萍教授为论文的通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、重庆市自然科学基金创新群体科学基金等的支持。论文链接:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2022.907427/full