新型抗生素筛选材料——家蚕天蚕素A（Bmcecropin A）作用靶标的研究

Bombyx mori cecropin A (Bmcecropin A) has broad-spectrum bacteriostatic activities, such as anti-bacterial, anti-fungal, anti-viral and anti-tumor activities,and no drug resistance of pathogenic bacteria; further more, we can meet the requirements of mass production of Bmcecropin A by Bombyx mori bio-reactor then reduce the cost of application; which made it the most potential succedaneum for antibiotics. However, the bacteriostasis titer of Bmcecropin A is too low and needing structural modification optimization (SMO). The premise of SMO is to confirm its target and clarify its mechanism. Therefore, best on the previous assay, we attempt to identify the target sites and clarify the bacteriostasis mechanisms of Bmcecropin A through peptide-lipid, peptide-peptide and peptide-DNA interactions assay by subcellular localization experiment, lipid rafts model perforation and live cell membrane permeability experiments, immunoprecipitation and yeast display experiments, EB competitive binding and gel retardation experiments. The research results will promote the study of structure-activity relationship and pharmacological mechanism of Bmcecropin A, promote the study of SMO and dosage form design, accelerate the process of clinical application and approval of new drugs, which have important significance for human to cope with the crisis of "Post-antibiotic Era" and the innovative transformation of sericulture industry in "New Era".

家蚕天蚕素A（Bmcecropin A）对细菌、丝状真菌、病毒、肿瘤细胞等具有显著的广谱抑菌或抑制活性，且无致病菌耐药性，并能够通过家蚕生物反应器批量生产而降低应用成本，是最具开发潜力的新型抗生素筛选材料。但是Bmcecropin A抑菌效价太低，需要进行构效优化，而构效优化的前提是确认其作用靶标，明晰其作用机制。因此本项目在前期研究的基础上，通过亚细胞定位实验、脂筏模型穿孔和活细胞膜渗透性实验、免疫共沉淀和酵母展示实验、EB竞争结合和凝胶阻滞实验，分别探究Bmcecropin A与病原之间的肽-脂作用、肽-肽作用和肽-DNA作用，确认靶标位点，明晰其作用机制。研究成果将促进Bmcecropin A构效关系和药理机理的研究，推动其结构改造优化和剂型设计的研究，加快临床应用和新药申请审批进程，对人类应对“后抗生素时代”危机和“新时代”蚕桑产业创新转型均具有重要意义。

家蚕Bmcecropin A是最具开发潜力的新型抗生素筛选材料。但是Bmcecropin A抑菌效价太低，需要确认其作用靶标，解析其作用机制，而后进行构效优化和效价提升。. 亚细胞定位表明Bmcecropin A均匀分布于细胞膜和细胞质上，但与细胞膜特异性染料DiI发生竞争性结合，说明其第一作用靶标是细胞膜；细菌活细胞渗透试验即双荧光标记抑菌实验证明Bmcecropin A可造成4种病原模式细菌细胞膜损伤，导致电解质和蛋白等大分子外泄，引起菌株凋亡，而Bmcecropin A则通过损伤处进入细胞内部；进入细胞后Bmcecropin A通过静电吸引，非特异性的结合4种病原菌模式菌株的DNA和RNA，并引起DNA和RNA的降解，说明Bmcecropin A的第二靶标是核酸；Bmcecropin A C端酰胺化是决定其抑菌活性的重要特征，而末端氨基酸序列AVIGQAKSLGK中SLG参与了C端的酰胺化，直接影响膜损伤和核酸降解，进而影响其抑菌活性，是Bmcecropin A的关键活性位点。. Bmcecropin A的转录表达受到Toll和Jak/STAT通路共同调节，且以Toll通路调控为主。确认了BmCTL 5为家蚕Jak/STAT信号通路的首个模式识别受体，并介导了PPO级联反应和黑化作用，完善了家蚕Jak/STAT信号通路；推测家蚕Jak/STAT信号通路可能与人Jak/STAT信号通路介导的细胞吞噬作用和黑化作用具有同源性。在解析了Bmcecropin A的作用靶标和作用机制及其表达调控途径的基础上，本项目分析总结了家蚕免疫相关基因的特异性谱系进化，绘制了最完整的家蚕免疫调控信号通路图。. 研究成果发表在Developmental And Comparative Immunology（Top）、Insect Molecular Biology（中科院二区）、Journal of Invertebrate Pathology等杂志上，并获得中国热带农业科学院科学技术奖一等奖（排名第一）1项。项目研究成果有利于促进Bmcecropin A的构效优化和新型抗菌药物的研制，对人类应对“后抗生素时代”危机和“新时代”蚕桑产业创新转型均具有重要意义；同时项目成果对研究昆虫免疫系统和解析高等动物复杂免疫系统功能机制具有科学理论价值。