家蚕免疫相关基因和信号途径的鉴定和比较分析

家蚕Bombyx mori是一种重要的经济昆虫, 在中国约有5 000年的驯化历史。家蚕分子免疫学方面的最新研究已经初步勾勒出其先天免疫的轮廓。本研究基于更新的家蚕基因组数据, 通过与黑腹果蝇Drosophila melanogaster、冈比亚按蚊Anopheles gambiae、意大利蜜蜂Apis mellifera和赤拟谷盗Tribolium castaneum基因组的比较分析, 鉴定了家蚕21个免疫相关基因家族的218个基因, 其编码产物包括模式识别受体、信号传导因子、效应分子和氧化防御相关的酶类。尽管信号传导因子的序列分化较大, 但系统进化分析显示它们在不同昆虫间呈明显的直系同源关系。相反, 与识别、调制和效应因子相关的基因的序列保守性更高, 但是这些基因家族明显缺乏直系同源基因, 由此推测这些基因是由物种特异的基因复制机制产生的。结果提示家蚕拥有与其他昆虫相同的免疫应答调控的分子机制, 而且家蚕同样可以通过基因复制及其序列分化等方式调节防御策略。     

家蚕先天免疫基因 Bmimd 的克隆、表达及序列分析

昆虫的先天免疫应答由一组基因通过级联网络调控实现。果蝇 Drosophila 免疫缺陷(immune deficiency, imd)基因在体液免疫信号传递途径中起着重要的作用。我们利用生物信息学方法进行电子克隆,成功地找到了 imd 基因在家蚕 Bombyx mori 中的同源体,命名为 Bmimd。该基因全长1 092 bp,由 4 个外显子和 3 个内含子组成,开放阅读框(open reading frame, ORF)长 750 bp,编码 250 个氨基酸,预测蛋白质分子量为 28.6 kD。Bmimd 序列中含有一个致死结构域,经聚类分析表明该结构域与哺乳动物的受体相互作用蛋白(receptor interacting protein, RIP)相似。将该基因亚克隆到 PET-50b 载体进行原核表达,表达出了带有 2 个 6×His tag 和 1 个 Nus·Tag 标签的重组蛋白。Western blotting 结果表明 Bmimd 蛋白在 5 龄 4 天家蚕的头、脂肪体 、生殖腺、表皮和中肠中都有表达,但丝腺中没有检测到表达。