研究生教学-昆虫天然免疫与信号传导
昆虫的免疫学与病原防御
昆虫的免疫学与病原防御昆虫作为地球上数量最多、种类最丰富的生物之一，其免疫学和病原防御机制一直备受科学家们的关注。
昆虫在与病原微生物的斗争中展现出了出色的免疫系统和病原防御策略，这些独特的特征使得昆虫能够适应不断变化的环境并存活下来。
一、昆虫免疫系统的构成昆虫的免疫系统主要由两个特殊的组成部分组成：先天免疫系统和获得性免疫系统。
1. 先天免疫系统先天免疫系统是昆虫天生具备的免疫能力。
它主要由外部防御和内部防御两个层面组成。
（1）外部防御昆虫的外部防御主要是通过外骨骼和表皮的物理屏障来保护自身免受微生物的侵袭。
昆虫表皮含有一种称为cuticle的外壳结构，它在昆虫身体表面形成了一道坚固的保护层，有效地阻止了病原微生物的入侵。
此外，昆虫体表还分泌一种称为“缓和性物质”的黏液，具有抗菌和抗真菌活性，能够杀死或抑制微生物的生长。
（2）内部防御当病原微生物逃过外部屏障后，昆虫的内部防御机制就会被激活。
昆虫体内存在着一种特殊的细胞称为血细胞（hemocyte），它们是昆虫内部免疫系统的主要行动力量。
昆虫血细胞通过吞噬病原微生物、释放抗菌肽和产生一系列的免疫反应来对抗病原菌的入侵。
抗菌肽是一类短肽分子，具有广谱杀菌活性，能够直接杀死病原微生物或抑制其生长。
2. 获得性免疫系统与脊椎动物的免疫系统不同，昆虫并不具备获得性免疫系统。
获得性免疫系统是一种能够记忆和识别病原微生物的免疫机制，只有在初次感染后才能产生抗体和免疫记忆细胞。
昆虫的免疫系统主要依靠先天免疫系统来抵御病原微生物的入侵。
二、昆虫的免疫应答过程昆虫免疫系统在感染病原微生物后会出现特定的免疫应答过程。
免疫应答过程可以分为感知、信号传导、效应和修复四个阶段。
1. 感知当昆虫体内感染病原微生物后，它的免疫系统首先会感知到这种入侵。
感知病原微生物的主要方式是通过一类称为表型识别蛋白的受体，这些受体能够识别并与病原微生物表面的特定分子结合。
2. 信号传导一旦感知到病原微生物的存在，昆虫的免疫系统就会通过一系列的信号传导过程来将信息传递给下游效应分子。
昆虫的化学通讯与信息传递
昆虫的化学通讯与信息传递化学通讯是昆虫之间进行信息交流和社会行为调节的重要手段。
昆虫通过释放和感知化学信号，实现繁殖、觅食、警戒等各种生活活动。
本文将讨论昆虫的化学通讯的机制和重要性。
一、信息传递的基础：昆虫化学信号昆虫通过释放化学信号来与同种或异种进行沟通。
这些化学信号可以是从昆虫体内产生的挥发性物质，也可以是由昆虫体表分泌的具有信息性的化学物质。
昆虫利用这些信号来传递各种信息，例如繁殖状态、食物来源和附近的危险等。
二、昆虫化学通讯的机制1.信息的传递与感知：昆虫化学通讯的核心是信息的传递和感知。
昆虫通过释放特定的化学物质，诱导或者警示其他昆虫作出相应的行为。
而接收者则通过感知这些化学物质来判断环境的变化和重要信息。
2.信息传递的方式：昆虫化学通讯的方式多种多样，例如飞行蓝蚂蚁通过释放特定的挥发性信号物质吸引异性进行交配。
还有一些昆虫会释放特定的化学物质来标记自己的领地，警示其他同种昆虫勿进。
此外，一些寄生昆虫则通过释放化学信号来寻找和选择宿主。
三、昆虫化学通讯的重要性1.繁殖行为：昆虫通过化学信号来寻找繁殖伴侣，并在交配过程中传递信息。
雄性昆虫会释放特定的信息素吸引雌性昆虫，从而促成繁殖。
2.觅食行为：昆虫通过感知植物释放的化学物质，识别适宜的食物来源。
这对于花粉传播的昆虫和寄生昆虫来说尤为重要。
3.警戒与防御行为：当昆虫感知到危险的化学信号时，它们会采取相应的防御措施。
例如，一些昆虫会释放特定的化学物质来警示同种昆虫或驱逐捕食者。
4.社会生活：一些昆虫以社会形式生活，如蜜蜂、蚂蚁等。
它们通过化学通讯来维持社会秩序、分工合作和防御敌人。
综上所述，昆虫的化学通讯是一种重要的信息传递方式，对昆虫的繁殖、觅食、警戒和社会生活都起着关键作用。
通过了解昆虫的化学通讯机制，我们可以更好地理解昆虫的行为和生活习性。
随着对昆虫化学通讯的研究不断深入，未来或将有更多的应用价值被挖掘出来，如昆虫害虫的控制和昆虫传播疾病的预防等。
昆虫的化学通讯机制研究
昆虫的化学通讯机制研究昆虫是生物界中最为多样化和数量最为庞大的类群之一。
在其繁殖、食物搜索和社会生活等方面，昆虫化学通讯机制的作用非常重要。
昆虫们利用一种或多种信息素来传递信息，以达到找到配偶、确定领地或探索新食物等目的。
通过对昆虫化学通讯机制这一领域的研究，我们可以深入了解昆虫的生态行为，同时也可以为开发新的农业生产、卫生保健等领域的新型昆虫控制剂提供基础支撑。
一、信息素的分类和作用目前已知的昆虫信息素种类多达数千种，按照功能不同，主要包括以下几类：1、性信息素。
指雄虫、雌虫分泌的特异性物质，具有吸引异性感兴趣的能力。
有些昆虫在感受到这种信息素后会远距离飞行来寻找异性配对。
2、聚集信息素。
通常是由雌虫分泌的一种吸引性物质，能够吸引相同种群中大量的雄虫或雌虫聚集在一个区域。
一些昆虫聚集后可以共同寻找食物、分担危险或避免掠食。
3、危险信息素。
这类物质是由昆虫受到威胁时释放的一种防卫性信息素，其主要作用是通过释放大量的信息素吸引志同道合的昆虫前来协防，形成一种自我保护的机制。
4、食物信息素。
指食物圈、鸟粪等物质所释放出来的一些化学物质，能够吸引食草昆虫、食腐动物或掠食者等一些昆虫前来觅食。
二、信息素的释放和感受机制化学信息的传递是通过昆虫释放信息素的方式完成的。
昆虫通常会在其自身的体表上或周围的环境中释放化学信息素，然后让其扩散出去。
各种昆虫的信息素释放机制略有不同，但都基本遵循以下步骤：1、信息素在昆虫的体内合成；2、通过一系列传递路径被带到体表或外面释放；3、在空气中弥散或经过其他途径传递到接收器；4、与接收器结合，从而改变接收器中的某些过程或引起传递途径的变化。
昆虫感受信息素的主要机制是通过感觉纤毛上的受体细胞，这些受体细胞会在接受到信息素后产生不同程度的电化学反应。
这些反应产生的电信号会被传到昆虫的中枢神经系统，并被翻译成其他行为反应。
三、信息素的研究进展随着科技的不断进步，对昆虫信息素的研究也取得了许多重大进展。
昆虫学昆虫的免疫与抗病机制
昆虫学昆虫的免疫与抗病机制昆虫是地球上数量最多的一类生物，具有出色的适应能力和生存能力。
然而，即使如此，昆虫仍然会遭受各种微生物的感染和疾病的侵袭。
为了应对这些挑战，昆虫进化出了一套独特而高效的免疫与抗病机制。
本文将探讨昆虫学昆虫的免疫与抗病机制，以及其在昆虫学研究中的重要意义。
一、免疫系统的组成昆虫的免疫系统主要由两个层面的防御机制组成：先天性免疫与获得性免疫。
1. 先天性免疫先天性免疫是昆虫最基本的免疫反应，也是最早出现的抗病机制。
昆虫的先天性免疫是一种非特异性的免疫反应，通过快速产生抗微生物蛋白和肽来抵抗各种病原体的入侵。
这些抗微生物蛋白和肽包括抗菌肽、抗病毒肽等。
昆虫的体液中富含这些免疫蛋白和肽，它们可以直接杀伤病原体，以阻止它们的进一步侵袭。
2. 获得性免疫获得性免疫是昆虫在感染病原体后产生的一种特异性免疫反应。
与脊椎动物的获得性免疫类似，昆虫的获得性免疫可以识别并针对特定的抗原（病原体）进行攻击。
获得性免疫主要通过昆虫体内的细胞免疫和体液免疫两种方式来发挥作用。
昆虫的获得性免疫还具有记忆性，即昆虫感染一次后，会对该病原体产生长期的免疫保护，使得它们在再次感染时能够更加迅速和有效地应对。
二、抗病机制的调控昆虫的免疫系统受到多种内外因素的调控，包括遗传因子、环境因素和生活史因素等。
这些调控因素能够影响昆虫的免疫反应和抵抗病原体的能力。
1. 遗传因子昆虫的抗病机制在很大程度上受到遗传因子的控制。
不同种类的昆虫在免疫反应上存在差异，这些差异主要由它们的遗传背景所决定。
一些昆虫可能对特定病原体具有较强的抵抗力，而另一些昆虫可能对同样病原体的感染更为敏感。
通过研究昆虫的遗传因子，可以更好地理解昆虫的免疫反应和抗病机制。
2. 环境因素环境因素对昆虫的免疫反应和抗病机制同样发挥着至关重要的作用。
温度、湿度以及食物和水源的可获得性等因素都会影响昆虫的免疫功能和疾病发展。
例如，低温和干旱条件会削弱昆虫的抵抗力，使它们更容易感染病原体。
昆虫先天性免疫信号通路研究进展
昆虫先天性免疫信号通路研究进展摘要：昆虫体内形成了强大的免疫防御系统，其被各种微生物攻击时能依靠病原相关分子模式识别蛋白对感染进行区分和激活体内信号通路诱导如抗菌肽之类的效应分子。
昆虫体内控制先天性免疫的信号通路分别是：Toll通路、IMD 通路和JAS／STAT通路，这3条通路在信号传递过程中存在协作，并且，这些通路与脊椎动物体内某些通路存在惊人相似、在免疫调控通路方面存在共同的进化起源。
这揭示了先天性免疫在动物体内存在的普遍性和机体抵御病原感染的重要性。
关键词：先天性免疫；病原相关分子模式；信号通路先天性免疫对于宿主防御病原微生物感染的作用重大，目前已经知道的先天性免疫系统主要有以下几大类成分：细菌识别蛋白、抗菌多肽、丝氨酸蛋白酶、蛋白酶抑制剂、其他蛋白酶如酚氧化酶以及血淋巴调节蛋白。
在过去的数年里，人们主要以果蝇和蚊子作为昆虫模式开展了一系列研究，随着对昆虫免疫系统知识的迅速积累，人们发现昆虫体内存在3条控制机体免疫反应的通路：Toll通路、IMD通路和JAS／STAT通路。
这3条通路分别通过一系列蛋白裂解反应来影响昆虫的体液免疫、细胞免疫和生长发育。
在此，我们结合自己的研究对昆虫先天免疫信号通路的组成、作用及与脊椎动物的相似性等方面作一综述，希望有助于对宿主防御病原微生物机制的理解。
1 病原相关分子的识别在微生物中存在一些与其生命活动所必须的保守结构——病原相关分子模式(PAMPs)，它们在宿主中并不存在，是特异性激活先天性免疫系统的配体，信号通路中的跨膜蛋白Toll和IMD均不能直接识别这些分子．因此，信号通路只有在能特异性识别病原相关分子模式的蛋白的参与才能被激活。
通过遗传学分析，人们鉴定了果蝇和硬蝇中存在一系列介导这种特异性识别的分子，细胞因子样的多肽spaezlae便是其中之一，果蝇基因组中有6种编码这种蛋白的基因，在其缺失时免疫攻毒不能激活果蝇内Toll信号通路和防御素的表达，spaezlae需要被一系列蛋白裂解酶切割成单体才能激活Toll通路。
昆虫的化学通讯与信息传递
昆虫的化学通讯与信息传递昆虫是地球上数量最庞大的类群之一，其生存和繁衍依赖于复杂而精确的沟通系统。
尽管昆虫不会说话或写字，但它们通过化学物质的释放和感知来传递信息。
这种化学通讯被称为信息素释放，对于昆虫的生态行为及其生存具有重要意义。
1. 信息素的定义和分类信息素是昆虫通过化学物质释放传递给同种个体或其他物种的信息分子。
根据其功能和传递目的，信息素可以分为多种类型。
首先是求偶信息素，这种信息素主要用于性别识别和交配行为的触发。
例如，雄性昆虫释放特定的化学物质吸引雌性昆虫，以达到繁殖的目的。
其次是聚集信息素，它们用于吸引同种个体集合在一起。
这对于某些昆虫来说是至关重要的，因为它们以集群的形式进行生活和防御。
例如，某些蚂蚁会释放聚集信息素来吸引同种蚂蚁在一起协作。
还有警示信息素，它们用于预警和紧急情况下的防御。
这种信息素释放可以引起同种个体的注意，以迅速逃离危险或对抗攻击者。
某些昆虫的母亲还会通过警示信息素来保护自己的卵和幼虫。
2. 信息素的合成和释放昆虫体内合成信息素的过程非常复杂精细，它通常涉及到多个器官和酶的参与。
合成完成后，信息素会通过特定的解剖结构被释放到空气或其他介质中。
每个昆虫种类都有其特定的信息素释放器官和方法。
例如，某些昆虫的触角上有感知信息素的化学受体，当它们感知到特定的信息素浓度时，会触发相应的行为反应。
这种感知和释放的过程非常敏感和精确，昆虫可以通过极低浓度的信息素来判断距离、方向和时间。
3. 信息素的作用和应用昆虫的化学通讯和信息传递对于个体和群体的行为都起着重要的作用。
通过合理利用信息素，我们可以控制昆虫的行为，包括其繁殖、迁徙和聚集等。
这对于农业和林业等领域具有重大意义。
例如，在农业生产中，可以利用昆虫释放的信息素来引导害虫集聚，然后通过其他手段进行防治。
这种方法无需使用大量的农药，减少了对环境的污染，同时也保护了其他有益昆虫的生态系统。
此外，昆虫的化学通讯也对科学研究有很大的帮助。
昆虫的化学信号和通讯方式
昆虫的化学信号和通讯方式昆虫是地球上数量最多的一类生物，其成功繁衍和生存的关键之一是通过化学信号和通讯方式来交流和协调行动。
本文将探讨昆虫的化学信号以及它们所采用的不同通讯方式。
一、化学信号的作用化学信号在昆虫中起到了诸多重要的作用。
首先，它们可以帮助昆虫发现食物和寻找配偶。
许多昆虫会释放特定的化学物质，以吸引同种或异种个体。
这些信号物质被称为信息素，可以被其他昆虫感知和识别。
其次，化学信号还用于警示和防御。
某些昆虫会释放出一种特殊的气味来警告其他昆虫，表明它们身处危险环境或有潜在的威胁。
此外，一些昆虫也会通过释放具有毒性的化学物质来自卫。
最后，化学信号还参与到昆虫社会行为的调节中。
例如，蚂蚁通过化学信号来制定工蚁任务分工和协调整体工作。
这些信号有助于昆虫个体之间的相互沟通和协作，维持整个群体的稳定。
二、化学信号的种类昆虫的化学信号可以分为外源信号和内源信号。
外源信号是指来自外界环境的化学物质，如食物中的挥发性物质或其他昆虫释放的信息素。
内源信号则是昆虫体内产生的具有信号作用的化学物质。
在外源信号中，信息素是昆虫最为常见和重要的一种化学信号。
根据作用对象的不同，信息素可以分为性信息素、聚集信息素和报警信息素等。
性信息素主要用于吸引异性昆虫，以促进繁殖。
聚集信息素则在一些社会性昆虫中起到吸引同种个体聚集的作用。
而报警信息素则用于警示和协调群体行为。
在内源信号中，昆虫的激素分泌起到了重要的调节作用。
例如，昆虫的激素可以通过调节昆虫的发育和生长，影响其行为和繁殖活动。
激素不仅在昆虫个体内部发挥作用，还可以通过化学信号传递给其他昆虫，影响整个群体的行为。
三、通讯方式的多样性昆虫在信号传递过程中采用了多种通讯方式。
最常见的方式是化学信号的释放和感知。
昆虫通过特定的腺体或分泌物来释放信息素，其他昆虫则通过感觉器官接收并解读这些化学信号。
除了化学信号，昆虫还可以通过声音和震动等方式进行通讯。
蟋蟀和蝉虫等昆虫可以通过鸣叫来吸引异性或表达自己的领地主张。
昆虫信号传导与昆虫行为研究
昆虫信号传导与昆虫行为研究昆虫是地球上数量最多的生物群体之一，它们在自然生态系统中扮演着重要的角色。
除了作为食物来源外，昆虫还可以传播花粉、控制害虫、分解有机物等功能，因此研究昆虫的行为和生态习性具有重要的科学价值和应用价值。
昆虫的行为是受内部和外部信号的调控，其中信号传导是昆虫行为研究的重要方向之一。
昆虫的行为是由其神经系统控制的，来自外部的刺激通过昆虫感受器传递到神经元上，再传导到目标神经元，激活目标神经元后，就会产生一系列的行为反应。
昆虫的感觉器包括嗅觉受体、视觉受体和触角受体等，其中嗅觉受体在昆虫的行为中起着至关重要的作用。
昆虫嗅觉受体能够感知空气中微量的化学物质，进而使昆虫对食物、交配对象等的定位和识别。
昆虫嗅觉受体的研究已经突破了基因水平，并且逐渐了解受体对于激动剂的选择性和特异性。
除了感觉器外，昆虫的内分泌系统也是调节昆虫行为的重要因素。
昆虫的内分泌系统与哺乳动物有些不同，主要通过色素类物质、神经肽类物质和微小RNA类物质等方式来调控昆虫的行为。
例如，荷兰盾蝽（Leptoglossus occidentalis）雄蝶在交配后会将一种叫做“anti-aphrodisiac” 的物质传递给雌性，以防止雌性再次交配。
昆虫行为的研究有助于了解昆虫与环境的相互作用，而昆虫信号传导的研究则在探索昆虫行为背后的神经生理机制方面起着重要作用。
一些重要的昆虫信号传导机制包括：1. 香气通路香气通路是昆虫行为的重要通路之一，昆虫可以通过感知香气来判断食物是否可食、伴侣是否适合，以及环境是否危险等。
在香气通路中，嗅觉受体能够感知到空气中的化学物质，进而通过环境嗅觉通路激活目标神经元，刺激昆虫做出相应的行为反应。
香气通路的研究可以帮助研究人员了解昆虫感知和识别的神经机制。
2. 视觉通路昆虫的视觉系统对于昆虫的行为也有重要影响。
昆虫的视觉系统采用复眼模式，能够感知到光线的亮度、颜色和方向等信息，进而将这些信息传递到昆虫大脑中产生行为反应。
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二 昆虫天然免疫的识别机制
2.3 类免疫球蛋白（immunoglobulin –like）
仅在鳞翅目昆虫体内发现，同哺乳动物的免疫球蛋白 类似，昆虫类免疫球蛋白由 4 个免疫球蛋白结构域组成，是 由昆虫体内的脂肪体合成。
图2
利用软件程序软件分析家蚕hemolin结果 类免疫球蛋白的结构和功能
Fig. 2
路 Toll signaling pathway; Imd: Imd信号通路Imd signaling pathway.(宁媛媛,2009)
三 昆虫细胞免疫
三 昆虫细胞免疫
当入侵信号被昆虫模式识别蛋白识别，昆虫体内的天 然免疫反应被迅速激发而产生效应分子(effectors) 以清 除外源物。昆虫的天然免疫反应分为细胞免疫和体液免疫 两种。
( Kaneko andSilverman，2005)
PGRPs 就是通过该结构域与细菌表面的肽聚糖分子结合，激活天然免疫反应中的 Toll 和 Imd 信号途径继而诱导抗菌肽的表达( 例如果蝇 PGRP-SA 和 PGRP-LE 等) ( Kaneko andSilverman，2005) ，也可以激活酚氧化酶原产生黑化反应 ( 例 如 烟 草 天 蛾 PGRP1 和 PGRP2 等 )( Sumathipala and Jiang，2010) ，还可以促进吞噬作用 ( 例如果蝇 PGRP-SA 等) ( Kaneko and Silverman，2005) 。
ApoLp-Ⅲ在昆虫免疫信号通路中的具体作用机制尚需进一步的研究。
二 昆虫天然免疫的识别机制
昆虫模式识别蛋白种类与功能 Categories and main functions of insect pattern recognition proteins
F: 真菌Fungi G-: 革兰氏阴性菌Gram-negative bacteria; G+: 革兰氏阴性菌Gram-positive bacteria; Y: 酵母Yeasts; Toll： Toll信号通
研究表明 IML-2 增加血淋巴细胞的包囊和黑化作 用( Yu and Kanost，2004) 。
二 昆虫天然免疫的识别机制
2.5 整联蛋白
多细胞动物中广泛存在的蛋白，属于整合蛋白家族, 是细胞外基 质受体蛋白。整联蛋白是一类跨膜α /β 异源二聚体膜受体分子,作为 跨膜接头在细胞外基质和细胞内肌动蛋白骨架之间起双向联络作用, 将细胞外基质同细胞内的骨架网络连成一个整体
不同昆虫具有的血淋巴细胞种类不完全相同，且相 同功能的血淋巴细胞在不同昆虫中命名也比较混乱。
果蝇体内有 5 种血细胞，其中主要的 3 种血淋巴 细胞分别是浆细胞( plasmatocytes) 、薄层细胞 lamellocytes)和晶细胞( crystal cells) ( Lanot et al．， 2001) 。
PO级联形成的黑化作用与表皮硬化的路径
黑腹果蝇 Drosophila melanogaster GNBP1 能够识别 革兰氏阴性菌的脂多糖进而通过体内的天然免疫信号途径 诱导抗菌肽基因的表达( Kim et al.,2000) 。
二 昆虫天然免疫的识别机制
2.2 肽聚糖识别蛋白(Peptidoglycan recognition-binding protein, PGRP)
昆虫细胞免疫是由血淋巴细胞(hemocytes) 介导完成， 目前对昆虫细胞免疫发生机制的研究较少.主要是因为收集 鉴定血淋巴细胞比较困难。 细胞免疫在不同昆虫中大致都包括吞噬作用(phagocytosis), 集结作用(nodulation)和包囊作用(encapsulation).
三 昆虫细胞免疫
二 昆虫天然免疫的识别机制
二 昆虫天然免疫的识别机制
天然免疫依赖于一些有限数量的受体来识别 不变的分子,这些分子常位于微生物的表面或从微 生物脱落,被称为病原体相关性分子模式(Pathogenassociated molecular pattern, PAMPs)。
PAMPs：广泛存在于病原体细胞表面的分子标志。 如：酵母细胞壁上的甘露糖、 肽聚糖( peptidoglycan, PGN)、 脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)、 β-1,3-葡聚糖(β-1,3-glucans)、 胞壁酸、 原虫GPI锚定蛋白(glycosyl hospatidyl inositol)
通过细胞膜的双向信号转导作用以调节细胞分化、迁移、免疫、 黏附等生物学功能体。
整联蛋白识别并结合特异细胞表面或胞外基质或可溶蛋白的 RGD ( Arginine-Glycine-Aspartic acid) 中心，进而引发免疫反应。
二 昆虫天然免疫的识别机制
地中海实蝇 Ceratitis capitata 中，整联蛋白参 与血淋巴细胞对细菌的吞噬作用( Lamprou etal.,2007) 。
烟草天蛾中，整联蛋白可刺激血淋巴细胞的粘连进而 对病原物进行包囊(Zhuang et al.,2007).
二 昆虫天然免疫的识别机制
2.6 Apolipophorin Ⅲ ( ApoLp-Ⅲ)
是具有水溶性、热稳定性及疏水性的蛋白。 它与以 前发现的 ApoLp-Ⅰ和-Ⅱ同属于载脂蛋白家族，三者都具 有转运脂类物质的功能，但只有ApoLp-Ⅲ在昆虫免疫中发 挥作用 ( Hoffmann et al.,1999) 。
鳞翅目昆虫类免疫球蛋白的产生一般发生在胚胎的滞育期、 幼虫期、成虫期和蛹的滞育期( Lee et al., 2002)。 在细菌的诱导下, 类免疫球蛋白可在脂肪体中被合成, 但后来 发现在昆虫蜕变时,表皮中也有HEM的合成与表达（Yu and Kanost，2002)。
二 昆虫天然免疫的识别机制
烟草天蛾的幼虫，通过RNAi 抑制类免疫球蛋白基因， 结果表明虫体对 大 肠 杆 菌 的 吞 噬 和 集 结 能 力 显 著 降 低( Eleftherianos et al.,2007 ) 。
在病原体入侵昆虫体内后,昆虫可通过模式识别机制识 别病原体并通过Toll途径和Imd途径等机制启动昆虫的体 液及细胞免疫反应。
•
昆虫对外来感染的第一道防线是其身体结构组成的 障碍,如坚硬的外骨骼、壳质的气管以及胃的围食膜基质。 • 在昆虫的免疫反应中,抗菌肽的产生、黑化包被反应和 细胞吞噬作用是最为重要的防御机制。
genes
13
PGRP
17
functions
Toll 和 Imd 信号途 径;激活酚氧化酶原 产生黑化反应 ;促进 吞噬
7 Anopheles albimanus
二 昆虫天然免疫的识别机制
肽聚糖识别蛋白结合模式图
N
PGRP domain 165aa C
结合肽聚糖分子
激活酚氧化酶原产生 黑化反应
TOLL PATHWAY IMD PATHWAY 吞噬作用 ( Sumathipala and Jiang， 2010)
昆虫天然免疫与信号转导机制
沈 以 红2013-5-17
主要内容
一、昆虫天然免疫概述 二、昆虫天然免疫的识别机制 三、昆虫细胞免疫 四、昆虫体液免疫 五、昆虫体液免疫与细胞免疫的互作 六、昆虫天然免疫研究展望
一、昆虫天然免疫概述
一、昆虫天然免疫概述
昆虫的天然免疫机制包括物理防线、体液免疫和细胞 免疫等方面。
二 昆虫天然免疫的识别机制
C 型凝集素能与细菌表面的脂多糖或者脂磷壁酸( lipoteichoic acid) 结合，引起细菌、酵母等微生物的凝 集。
C 型凝集素促进昆虫体内酚氧化酶原的激活和黑色素在 外源物表面的沉积。向烟草天蛾体内注射 C 型凝集素2抗体 降低血淋巴中IML-2 的蛋白水平时，发现黑色素在外源物表 面的沉积,血淋巴对革兰氏阴性菌的清除作用显著降低( Jiang et al.,2003) 。
惜 古 比 天 蚕 蛾Hyalophora cecropia 中，类免疫球蛋 白能结合细菌的脂多糖，进而激活蛋白激酶 C，引发细胞 的吞噬作用( Daffre and Faye,1997) 。
类免疫球蛋白可能有抗病毒的功能，但具体机制不清。
二 昆虫天然免疫的识别机制
2.4 C 型凝集素
含 有 一 个 或 两 个 糖 识 别 结 构 域( carbohydrate recognition domain，CRD) 的钙依赖性糖结合蛋白。 烟草天蛾、家蚕、美国白蛾、棉铃虫 、赤拟谷盗 、果 蝇中均检测到 C 型凝集素的存在。果蝇中30多种。 鳞翅目昆虫中已报道的 C 型凝集素都含有两个糖识 别结构域，其他昆虫中发现的 C 型凝集素大多只含有 1 个糖识别结构域。
昆虫PGRPs 在脂肪体、表皮以及肠中合成并分泌，还有一小部 分来自于血淋 巴 细 胞 ( Hughes，2012) 。
短型 PGRP ( PGRP-S)：一类小分子分泌性蛋白。 长型 PGRP( PGRP-L) ：一类跨膜蛋白或胞内蛋白。
一些物种肽聚糖识别蛋白的基因和蛋白种类
species
Drosorphila menlanogaster
Structure-function analysis of silkworm hemolin
二 昆虫天然免疫的识别机制
类免疫球蛋白家族的 hemolin (HEM)是一种血浆糖蛋白, 为昆虫应答入侵的细菌表面脂多糖分子而诱导表达的, 也是迄 今为止唯一的一个非脊椎动物的免疫球蛋白家族成员( Yu and Kanost 2002; Yao and Wu, 2008)。
N
葡聚糖结合区
β-1，3-葡聚糖酶-like
C
GRP结构模式图
二 昆虫天然免疫的识别机制
家蚕Bombyx mori βGRP1， 烟 草 天 蛾 Manduca sextaβGRP1 和 βGRP2 以及印度谷螟 Plodia interpunctellaβGRP 能够识别并结合 β-1，3-葡聚糖从而 激活体内的酚氧化酶级联反应(Jiang et al.，2004) 。