果蝇先天免疫分子机制研究进展

以果蝇为模式生物,在胚胎发育、基因表达调控、疾病发病机制以及昆虫先天免疫等方面的研究发挥了重要的作用。果蝇的先天免疫系统包括细胞免疫和体液免疫,当其遭受细菌、真菌和病毒等病原体攻击时,果蝇能通过细胞吞噬、集结、包囊作用以及产生抗菌肽等方式来清除入侵的微生物。结合近年来果蝇先天性免疫分子机制的研究进展,对其在病原体识别、信号转导途径及效应机制方面进行综述,为深入研究家蚕、蜜蜂等经济昆虫的免疫机制以及提高它们的经济效益提供参考。     

共生大肠杆菌促进黑腹果蝇生长发育

【背景】共生菌对宿主的很多生理功能有着重要影响,但微生物菌群的多样性和复杂性使得探索其潜在的机制存在困难。黑腹果蝇的无菌和悉菌模型可以被用来研究细菌和宿主的相互作用。【目的】分离和鉴定果蝇肠道大肠杆菌,并研究其对宿主生长发育的影响。【方法】利用大肠杆菌选择性培养基分离果蝇肠道大肠杆菌,通过16S rRNA基因序列比对鉴定菌株。利用体外和体内定殖实验验证共生关系。通过果蝇的发育历期和生长速率实验检测该细菌对宿主生长发育的影响。利用RT-qPCR技术对促胸腺激素及胰岛素信号通路相关基因的表达水平进行检测。【结果】从实验室饲养和野生果蝇肠道体内分离并鉴定得到大肠杆菌。体内和体外定殖试验中大肠杆菌可以和果蝇肠道共生菌共存,说明大肠杆菌是果蝇肠道共生菌。另外,大肠杆菌通过提高果蝇生长速率促进其发育。在分子水平上,大肠杆菌可以激活果蝇体内脑促胸腺激素和胰岛素信号通路相关基因的表达。【结论】大肠杆菌是果蝇肠道共生菌并能促进果蝇生长发育。     

黑腹果蝇的性别控制

性别的形成包括两个过程,即性别决定和性别分化。果蝇的性别控制研究包括性别决定、性别分化、性别鉴定、性别诱导和性别控制5个方面。性别决定是在两种不同发育途径之间的选择,它提供了一个研究基因调控的模式系统。果蝇的性别决定问题已经研究得相当详细［1］。性别分化是使胚胎向着雌性或雄性发育的过程,决定了性别表型。果蝇的性别分化也取得了不少研究成果。近年来,许多重要的性别调控基因已被克隆和鉴定。随着果蝇基因组全序列测定的完成,果蝇的性别控制研究将会更为深入而完善。本文对与黑腹果蝇性别决定和性别分化相关的一些问题进行综述。     

黑腹果蝇的分离变相因子

众所周知,一对基因在杂合状态中保持相对的独立性,而在配子形成时,又按原样以相同比例分离到不同的配子中去,这是生物中最基本的遗传规律———孟德尔分离定律。但实际上并不是所有基因的分离都严格遵循孟德尔分离定律,存在于黑腹果蝇中的分离变相因子（ＳｅｇｒｅｇａｔｉｏｎＤｉｓｔｏｒｔｅｒ,以下简称ＳＤ）就是一种具有减数分裂驱动（ｍｅｉｏｔｉｃｄｒｉｖｅ）性质的、违反孟德尔分离定律的特殊遗传因子,从六十年代发现至今引起了人们的广泛关注,本文从其遗传背景,结构特征及进化规律等方面分别介绍一些近期的研究结果。１…     

樱桃新害虫黑腹果蝇的生物学特性

果蝇是近几年发现危害樱桃果实的一类重要害虫,在国内外樱桃产区均有发生。天水地区危害甜樱桃的果蝇有3个种,分别是黑腹果蝇Drosophila melanogaster Meigen、铃木氏果蝇Drosophila suzukii(Matsumura)和海德氏果蝇Drosophila hydei(Sturtevant),黑腹果蝇为优势种。作者记述黑腹果蝇对甜樱桃果实的危害情况、寄主范围及其生活史、生活习性、发育历期与温度的关系等,调查发现蚂蚁是樱桃果蝇的天敌之一。     

黑腹果蝇细胞谱系分析方法进展

对动物体内单个细胞的谱系进行分析有助于追踪其在发育过程中的作用,但是体内各种组织都是由很多形态、结构、功能各不相同的细胞构成的复杂系统,这种复杂性严重阻碍了对单个细胞的研究。嵌合克隆技术(Mosaic technique)和标记技术(Labeling technique)的出现为这一研究提供了强有力的手段。文章介绍了近几年来黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)研究中常用的7种嵌合克隆标记方法,包括FRT介导的有丝分裂重组(FRT-mediated mitotic recombination)、MARCM(Mosaic analysis with a repressible cell marker)、TSG(Twin spotgenerator)、Twin-spot MARCM、Q-MARCM(Q system-based MARCM)、Coupled MARCM和G-TRACE(Gal4technique for real-time and clonal expression)技术,详述了这些技术的原理及应用,并对不同技术进行了对比。运用这些技术研究者可以从单细胞水平进行遗传学标记和操作,特别是在神经系统等复杂系统中追踪单个细胞的发育过程。果蝇中的这些技术也将为其他模式生物追踪细胞谱系提供参考。     

线虫与果蝇先天免疫系统的比较

一般认为无脊椎动物没有获得性免疫系统,先天免疫系统就成了无脊椎动物唯一的防御手段。由于不同物种的生活环境不同,它们所面临的病原体也不同,这就产生了不同物种先天免疫的特异性。主要就线虫和果蝇这2种模式生物在先天免疫系统方面的差异作一比较。     

我国大陆部分地区黑腹果蝇群体线粒体DNA多态性研究

用１０种限制性内切酶对我国大陆５个地方（武汉,长沙,桂林,南宁和北海）６个黑腹果蝇（Ｄｒｏｓｏｐｈｉｌａｍｅｌａｎｏｇａｓｔｅｒ）群体的线粒体ＤＮＡ进行了限制片段长度多态性分析,在５６个单雌系中,发同了２５种不同的限制类型,应用Ｎｅｉ等（１９７９）的数学模型和ＵＰＧ法,构建了限制类型间和群体间的系统进化树,结果发现：所研究的群体分为３个类群,对应于南,中和北３个亚热带地区,除长沙玉合醋厂外,所有采     

黑腹果蝇黑条体突变体的求偶行为

黑腹果蝇Drosophila melanogaster黑条体果蝇(e^bsr)与黑檀体果蝇(e)为同一个基因(ebony)的不同突变体, 两者具有相似的形态表型, 但行为特征表现出明显的差异。本研究以黑条体、 黑檀体和野生型果蝇为研究对象, 首先检测果蝇的视力和活跃度, 再采用不同交配组合进行求偶成功率、交配时间和求偶模式的分析。结果表明: 黑条体果蝇视力与活跃度与野生型果蝇比较无显著差异; 黑条体果蝇的交配成功率和交配潜伏期与野生型果蝇不存在显著的差异; 黑檀体果蝇的交配成功率和交配潜伏期与野生型果蝇存在极显著的差异（P<0.000）。黑条体果蝇表现出异于黑檀体果蝇的活跃度和交配活力, 可能是由于黑条体果蝇ebony基因的新突变导致了果蝇体内多巴胺水平异常, 从而形成了黑条体果蝇独特的求偶模式。     

基于果蝇口腔感染的肠道训练免疫模型研究

目的 利用果蝇作为遗传工具从个体和分子层面研究果蝇的训练免疫效应,并为后续深入研究其分子机制提供依据。方法 首先构建无菌果蝇模型,在此基础上构建果蝇成虫及跨发育阶段训练免疫模型,用两种革兰氏阴性菌——胡萝卜软腐欧文氏菌（Erwinia carotovora carotovora 15）及铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）分别经口腔感染果蝇。在第一次感染完全消退后进行再次感染,然后通过比较果蝇在两个感染阶段的存活率和细菌量来衡量训练免疫的潜在效果。通过实时荧光定量PCR检测相应先天免疫相关基因的表达水平,研究革兰氏阴性菌对免疫缺陷（IMD）通路的诱导作用。结果 果蝇成虫及幼虫初次感染均可提高二次感染后的生存率、细菌清除效率及死亡时能承受的最高细菌负荷;二次感染的果蝇中,IMD通路中免疫反应基因的基础表达比未感染的高,这提供了获得感染抗性的分子基础;果蝇的免疫反应主要发生在中肠,二次免疫比初次免疫的效应更迅速且剧烈;二次免疫的果蝇中,肠道干细胞的数量显著多于初次感染。结论 果蝇肠道中强大的训练免疫可由同源或异源革兰氏阴性菌口腔感染引发,且免疫记忆可在整个发育阶段持...     

Challenge of Drosophila melanogaster with Cryptococcus neoformans and role of the innate immune response

We found that the ingestion of Cryptococcus neoformans by Drosophila melanogaster resulted in the death of the fly but that the ingestion of Saccharomyces cerevisiae or the nonpathogenic Cryptococcus kuetzingii or Cryptococcus laurentii did not. The C. neoformans protein kinase A and RAS signal transduction pathways, previously shown to be involved in virulence in mammals, also played a role in killing DROSOPHILA: Mutation of the Toll immune response pathway, the predominant antifungal pathway of the fly, did not play a role in Drosophila defense following ingestion of the yeast. However, the Toll pathway was necessary for the clearance of C. neoformans introduced directly into the hemolymph of D. melanogaster and for the survival of systemically infected flies.     

果蝇蛋白质组学研究进展

蛋白质组学旨在阐明基因组所表达的真正执行生命活动的全部蛋白质的表达规律和生物功能。随着人类基因组学计划的逐渐成熟,分子水平的实验技术不断发展,蛋白质组学的研究被提高到了前所未有的高度。果蝇是生命科学领域最为常用的一种模式生物,长期的系统研究也使果蝇的基因组成为至今注释最好的基因组之一,为功能基因组研究奠定了基础。但由于技术的限制,迄今有关果蝇蛋白质组学研究的报道尚不多见。近年来果蝇蛋白质组学的研究主要包括表达谱、修饰谱、比较蛋白质组学和疾病模型蛋白质组等四个方向,为进一步开展人类疾病临床蛋白质组学研究奠定了基础。     

The effects of parasite-derived immune-suppressive factors on the cellular innate immune and autoimmune responses of Drosophila melanogaster

Immune-suppressive factors (ISFs) introduced into larvae of Drosophila melanogaster during infection by virulent endoparasitic wasps effectively block the innate immune response mediated by blood cells (hemocytes) but have little influence on the autoimmune response made by a tumor strain in which the blood cells manifest a similar response but instead target and destroy endogenous tissues. Quantitative hemocyte analyses indicate that ISFs interfere with the immune effector responses downstream of nonself recognition, hemocyte activation and differentiation, because these responses were manifested by tumor hosts, in which the parasitoids developed. The data suggest that once activated to encapsulate aberrant tissues, the target specificity of the autoimmune-activated hemocytes, and the genetic program underlying tumor formation, cannot be blocked by parasitoid-derived ISFs, which effectively inhibit identical hemocyte-mediated responses during parasitization.     

Immune-deficient Drosophila melanogaster: a model for the innate immune response to human fungal pathogens

We explored the host-pathogen interactions of the human opportunistic fungus Candida albicans using Drosophila melanogaster. We established that a Drosophila strain devoid of functional Toll receptor is highly susceptible to the human pathogen C. albicans. Using this sensitive strain, we have been able to show that a set of specific C. albicans mutants of different virulence in mammalian infection models are also impaired in virulence in Drosophila and remarkably display the same rank order of virulence. This immunodeficient insect model also revealed virulence properties undetected in an immunocompetent murine model of infection. The genetic systems available in both host and pathogen will enable the identification of host-specific components and C. albicans genes involved in the host-fungal interplay.     

果蝇先天性免疫研究进展

果蝇是生命科学与人类疾病研究的重要模式生物,虽然不具有人类高度专一的获得性免疫,但也有对病原微生物感染作出快速有效反应的先天性免疫应答系统,主要包括体液免疫,细胞免疫和黑化反应。文章结合国外最新研究,详细介绍果蝇体液免疫中控制抗菌肽合成的Toll信号通路和Imd信号通路中涉及的蛋白及其相互作用,并对果蝇细胞免疫中的吞噬、包埋功能和黑化反应作简要阐述。研究表明,果蝇的Toll和Imd信号通路分别与人类的TLR4和TNRF-1信号通路存在着惊人的相似之处,说明果蝇与人类在免疫调控通路方面可能存在着共同的进化起源。     

昆虫天然免疫反应研究前沿

昆虫天然免疫反应分为体液免疫和细胞免疫两种,二者共同作用抵御细菌、真菌、病毒等外源病原物的侵染。体液免疫反应主要包括黑色素形成和抗菌肽产生两种机制,细胞免疫反应包括吞噬、集结和包囊等作用类型。在昆虫天然免疫反应中,昆虫模式识别蛋白负责识别并结合外源物表面特有的模式分子,丝氨酸蛋白酶、丝氨酸蛋白酶抑制剂、各种配体、受体等负责级联信号途径的激活和调控,抗菌肽、黑色素等效应分子则负责对入侵物的杀灭和清除。本文根据国外和作者自己的研究,综述了昆虫天然免疫反应的研究进展,并针对该领域最新的研究动态展望了昆虫肠道免疫、昆虫免疫致敏以及不完全变态昆虫免疫学等这些研究前沿。     

Drosophila innate immune response pathways moonlight in neurodegeneration

In this Extra View, we highlight recent Drosophila research that has uncovered a new role for the innate immune response. The research indicates that, in addition to combating infection, the innate immune response promotes neurodegeneration. Our publication (Petersen et al., 2012) reveals a correlative relationship between the innate immune response and neurodegeneration in a model of the human disease Ataxia-telangiectasia (A-T). We also found that glial cells are responsible for the innate immune response in the A-T model, and work by others implicates glial cells in neurodegeneration. Additionally, publications by Chinchore et al. (2012) and Tan et al. (2008) reveal a causative role for the innate immune response in models of human retinal degenerative disorders and Alzheimer disease, respectively. Collectively, these findings suggest that activation of the innate immune response is a shared cause of neurodegeneration in different human diseases.     

The innate immune system in the intestine

The innate immune system provides the first line of host defense against invading pathogens. Innate immune responses are initiated by germline-encoded PRR, which recognize specific structures expressed by microorganisms. TLR are a family of PRR which sense a wide range of microorganisms, including bacteria, fungi, protozoa and viruses. TLR are also expressed in the intestine and are critical for intestinal homeostasis. Recently, cytoplasmic PRR, such as NLR and RLR, have been shown to detect pathogens that have invaded the cytosol. One of the NLR, NOD2, is thought to be involved in the pathogenesis of Crohn's disease. This review focuses on the innate immune responses triggered by PRR in the intestine.