家蚕经细菌诱导后血清不同黑化反应机制的研究

昆虫通过体液免疫和细胞免疫反应来对付入侵的病原微生物，其中黑化反应是由原多酚氧化酶激活后引起非常重要的体液免疫反应。家蚕幼虫受到金黄色葡萄球菌和大肠杆菌免疫诱导后，金黄色葡萄球菌刺激的虫体血清离体后不黑化，但大肠杆菌（包括正常蚕）易黑化，该血清和正常蚕血清混合后可降低来自正常蚕血清的多酚氧化酶的活性，表明金黄色葡萄球菌诱导产生了可阻断原多酚氧化酶激活通道的蛋白等，拟将该蛋白纯化并进行生化和表达调控研究，判断该蛋白在多酚氧化酶激活通道中的相互作用的蛋白；此外比较两种细菌对家蚕诱导后的脂肪体和血细胞基因表达变化情况，从基因水平来进一步挖掘这一不同黑化现象的根本原因。通过本项申请的研究一方面充实对原多酚氧化酶激活通道调控的认识，另一方面利用该蛋白抑制黑化特性，将来有望用于转基因真菌等微生物来进行农业害虫的生物防治。

昆虫的多酚氧化酶也是一个非常重要的免疫蛋白，广泛参与体液免疫和细胞免疫。金黄色葡萄球菌和大肠杆菌免疫诱导家蚕后血清发生明显不同黑化现象，表明家蚕血清中重要的免疫蛋白多酚氧化酶的活性发生了很大变化。多酚氧化酶的激活是由一系列的丝氨酸蛋白酶和serpin所协调控制，通过多酚氧化酶的联级反应，诱导活性的酚氧化酶的产生，从而加速对入侵的微生物和寄生虫的杀死作用。本课题针对金黄色葡萄球菌诱导血清不黑化这一现象，希望揭示多酚氧化酶激活的新机制，我们按照课题计划进行了microarray和蛋白组学的分析，发现可能是一种抗菌肽在调控多酚氧化酶的激活，目前正在对其机制进行深入的研究和证明。另外一方面，以这个课题为导向和资助，我们广泛的对家蚕、果蝇和蚊子的多酚氧化酶的来源和功能进行了研究，发现家蚕的翅原基和后肠都可以产生多酚氧化酶，其中后肠产生的多酚氧化酶是家蚕产生黑色粪的根本原因，破解了千百年来大家熟知现象的秘密，而粪便的黑化的生物学意义是可以将粪便中的微生物彻底杀除，避免昆虫生活的食物为粪便中的可能病原物再次污染。此外我们对果蝇的三个多酚氧化酶的功能进行了研究，建立了体外真核和原核培养系统，发现三个多酚氧化酶的生化学特征不一样，同时也发现了多酚氧化酶的一部分特异氨基酸可以影响酶的活性。