寄生性昆蟲如何構建復雜的抗微生物免疫系統

　　金小蜂是一類寄生性昆蟲，靶向許多人類疾病傳播的載體（如家蠅等），在害蟲生物防治上具有重要地位。作為一個新的模式昆蟲，近期公布的麗蠅蛹集金小蜂（Nasonia vitripennis）全基因組序列為研究寄生性昆蟲天然免疫的分子和進化機制奠定了基礎。

　　運用進化基因組學的方法，中科院動物研究所朱順義研究員領導的團隊首次從麗蠅蛹集金小蜂基因組中鑒定了44個抗微生物肽新基因，組建了第一個寄生性昆蟲抗微生物肽基因藍圖。進一步研究證實，金小蜂抗微生物肽基因在細菌攻擊后轉錄本的表達水平顯著上調。利用化學合成和遺傳重組表達的蛋白，他們對其中不同類別的代表性序列進行了結構、功能和進化研究，確定了4個抗微生物肽基因的抗微生物活性，發現γ－core區域是防御肽Navidefensin2-2的抗菌活性表面。他們的結果還表明，基因重復和功能區域的正選擇可能驅動了金小蜂防御肽基因家族的適應性進化。

　　此外，運用比較基因組學的方法，研究人員還發現，與同為膜翅目的意大利蜜蜂（Apis mellifera）相比，金小蜂直系同源的抗微生物肽基因發生了明顯的變化。主要表現在基因數量擴張，蛋白質末端延長，功能域的串聯重復和融合以及結構多樣性改變等。他們發現，基因和外顯子重復以及外顯子改組是造成這類寄生性昆蟲免疫防御分子復雜度增加的最主要原因。

　　該系列研究工作的科學意義在于：1）在國際上首次建立了第一個寄生性昆蟲的全套抗微生物肽數據，為金小蜂天然免疫以及寄生和免疫的關系研究奠定了基礎；2）該研究發展的快速鑒定抗微生物肽基因的計算基因組學策略，有望拓展到其它模式生物，包括人類抗微生物肽新基因的發現，這將加速人類對于抗微生物肽介導的天然免疫防御網絡進化的研究。

　　研究主要結果發表在國際刊物《過程生化》（Gao B, Zhu S* ( 2010) Characterization of a hymenoptaecin-like antimicrobial peptide in the parasitic wasp Nasonia vitripennis. Process Biochem. 45: 139-146），《發育與比較免疫學》（Gao B, Zhu S* （2010）Identification and characterization of the parasitic wasp Nasonia defensins: positive selection targeting the functional region? Dev Comp Immunol 34:659-668.）和《BMC基因組學》（Tian C, Gao B, Fang Q, Ye G, Zhu S* (2010) Antimicrobial peptide-like genes in Nasonia vitripennis: a genomic perspective. BMC Genomics 11: 187.）上。