寄生性昆虫如何构建复杂的抗微生物免疫系统

　　金小蜂是一类寄生性昆虫，靶向许多人类疾病传播的载体（如家蝇等），在害虫生物防治上具有重要地位。作为一个新的模式昆虫，近期公布的丽蝇蛹集金小蜂（Nasonia vitripennis）全基因组序列为研究寄生性昆虫天然免疫的分子和进化机制奠定了基础。

　　运用进化基因组学的方法，中科院动物研究所朱顺义研究员领导的团队首次从丽蝇蛹集金小蜂基因组中鉴定了44个抗微生物肽新基因，组建了第一个寄生性昆虫抗微生物肽基因蓝图。进一步研究证实，金小蜂抗微生物肽基因在细菌攻击后转录本的表达水平显著上调。利用化学合成和遗传重组表达的蛋白，他们对其中不同类别的代表性序列进行了结构、功能和进化研究，确定了4个抗微生物肽基因的抗微生物活性，发现γ－core区域是防御肽Navidefensin2-2的抗菌活性表面。他们的结果还表明，基因重复和功能区域的正选择可能驱动了金小蜂防御肽基因家族的适应性进化。

　　此外，运用比较基因组学的方法，研究人员还发现，与同为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发生了明显的变化。主要表现在基因数量扩张，蛋白质末端延长，功能域的串联重复和融合以及结构多样性改变等。他们发现，基因和外显子重复以及外显子改组是造成这类寄生性昆虫免疫防御分子复杂度增加的最主要原因。

　　该系列研究工作的科学意义在于：1）在国际上首次建立了第一个寄生性昆虫的全套抗微生物肽数据，为金小蜂天然免疫以及寄生和免疫的关系研究奠定了基础；2）该研究发展的快速鉴定抗微生物肽基因的计算基因组学策略，有望拓展到其它模式生物，包括人类抗微生物肽新基因的发现，这将加速人类对于抗微生物肽介导的天然免疫防御网络进化的研究。

　　研究主要结果发表在国际刊物《过程生化》（Gao B, Zhu S* ( 2010) Characterization of a hymenoptaecin-like antimicrobial peptide in the parasitic wasp Nasonia vitripennis. Process Biochem. 45: 139-146），《发育与比较免疫学》（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基因组学》（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。