昆虫先天性免疫信号通路研究进展

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真菌诱导的昆虫免疫反应研究进展

真菌诱导的昆虫免疫反应研究进展
immunity mechanism , model receptors , signal t ransmission , humoral immunit y and cell immunity.
Key words : f ungus ; insect immunity ; pat h of signal t ransmission
不同病原的感染可能引发不同的免疫反应 ,其 机制也有所不同 。最常规的感染是虫体由食物摄入 病原物或受伤的情况下 ,即细菌和病毒进入消化道 或通过伤口引发感染 。目前大部分的研究主要集中 于这种感染引发的昆虫免疫反应 ,并对其机制进行 了深入研究 。然而 ,对于外源性真菌能直接穿透昆 虫表皮进入体内定殖寄生并诱发昆虫免疫反应的相 关报道相对较少 。为此 ,作者就国内外对真菌感染 昆虫的机制以及昆虫对真菌感染的免疫反应方面的 研究进行了综述 ,以期对同类研究提供参考 。
制 、模式受体 、信号转导 、体液免疫 细胞免疫等方面的研究进行综述 。
[ 关键词 ] 真菌 ; 昆虫免疫 ; 信号传导途径
[ 中图分类号 ] S476 + . 12
[ 文献标识码 ] A
Research Progress in Insect Immunit y Respo nse Induced by Fungi
2 血细胞介导的免疫应答
真菌突破昆虫表皮的障碍 ,进入血淋巴后首先 面临的是血细胞的识别和攻击 。对病原菌真菌感染 的细胞免疫主要涉及吞噬 、包囊 、结节等反应[17] 。 已报道的昆虫血细胞有原血细胞 、粒细胞 、珠血细 胞 、浆血细胞及类绛血细胞等 。一般认为主要是浆 细胞和粒细胞在免疫反应中起作用 ,浆细胞是具有 吞噬功能的血细胞 ,粒细胞是具有包囊大分子物质 并去核化形成结节 ,引发酚氧化酶激活产生黑化的 多功能细胞 。

先天性免疫信号通路

先天性免疫信号通路

二、病毒感染与线粒体通路
三、ROS与抗病毒
第六节 细胞自噬的抗病毒作用
一、细胞自噬概述 在其过程中,底物蛋白被一种双层膜的 结构(粗面内质网的无核糖体附着区脱落 的双层膜)包裹后形成直径约400~900纳米 大小的自噬小泡(autophagosome),接着 自噬小泡的外膜与溶酶体膜或者液泡膜融 合,释放包裹底物蛋白的泡状结构到溶酶 体或者液泡中,并最终在一系列水解酶的 作用下将其降解的过程。
宿主先天性免疫机制及其抗病 毒免疫
王晓杜 浙江农林大学动物科技学院
主要内容
第一节 概述 第二节 Toll-like受体信号通路 第三节 干扰素通路 第四节 细胞凋亡在抗病毒免疫中的作用 第五节 线粒体在抗病毒免疫中的作用 第六节 细胞自噬在免疫中的作用
第一节 概 述
一、先天性免疫 产生于系统发育的早期和出现在宿主抗 感染应答的初始阶段,以抗原非特异方式 识别和清除各种病原体,执行免疫功能的 机体防御机制。
细胞因子促进局部炎症发生,趋化因子募集淋巴细胞到炎症部位。
激活的巨噬细胞分泌的细胞因子及其效应
细胞因子 IL-1 TNF-α IL-6 IL-8 IL-12 局部效应 激活血管内皮细胞、淋巴细胞,加速效 应细胞穿越血管,引起局部组织损伤 激活血管内皮细胞,增加血管通透性, 更多的IgG、补体和细胞进入组织 激活淋巴细胞,增加抗体产量 作为趋化因子将中性粒细胞、嗜碱性粒 细胞和T细胞招募至炎症部位 激活NK细胞,诱导CD4T细胞分化成 Th1细胞 全身效应 发热,产生IL-6 发热,动员代谢产物,引起 休克 发热,诱导产生急性期蛋白
二、细胞自噬信号通路
三、细胞自噬与病毒复制
4. 胞内的杀菌物质 1)活性氧中间体对病原体的杀菌作用 2)氧依赖性杀菌途径 3)一氧化氮相关杀菌途径

昆虫免疫

昆虫免疫

昆虫免疫与信号传导摘要对于无脊椎动物抵御外来物质和病原体来说,先天免疫是迅速和唯一的免疫反应。

昆虫依靠体液和细胞通过识别受体和激活免疫通路发挥免疫效应。

脂肪体和血细胞产生以及分泌抗菌因子,但是在昆虫里血细胞才参与细胞免疫。

近年来,研究集中在微生物识别机理以及对抗外来物质时细胞内信号分子的激活。

这篇综述总结了昆虫先天免疫的机理,结合信号通路和它们的交叉反应涉及到了细胞免疫与体液免疫的潜在关联。

关键字:昆虫先天免疫信号通路AbstractThe innate immunity is the immediate and sole response of invertebrates for the protection against foreign substances and pathogens. In insects, it relies on both humoral and cellular responses that are mediated via certain recognizing receptors and activation of several signalling pathways. Fat body and hemocytes are the origins for the production and secretion of antimicrobial agents and activators/regulators of cellular response, while cell mediated immunity in insects is performed by hemocytes. In the last years, research has focused on the mechanisms of microbial recognition and activation of intracellular signalling molecules in response to invaders. In this review, I summarize the mechanisms of the innate immunity in insects and refer to potential interactions between humoral and cellular responses, combined with the involving signalling pathways and their cross talk.Key Words: insects innate immunity signalling pathways1 前言生物周围危机四伏。

研究生教学-昆虫天然免疫与信号传导

研究生教学-昆虫天然免疫与信号传导

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

昆虫的免疫系统昆虫抵抗病原体的免疫机制

昆虫的免疫系统昆虫抵抗病原体的免疫机制

昆虫的免疫系统昆虫抵抗病原体的免疫机制昆虫的免疫系统:昆虫抵抗病原体的免疫机制昆虫作为地球上最成功的动物之一,具有强大而高效的免疫系统。

免疫系统是维持昆虫生命健康的重要保护机制,它能够帮助昆虫抵御各种病原体的入侵。

本文将就昆虫免疫系统的相关内容进行探讨,包括昆虫的先天免疫机制和后天免疫机制。

一、先天免疫机制昆虫的先天免疫机制是一种非特异性的免疫反应,它不依赖于之前的暴露经历。

这种机制主要通过物理和化学隔离机制来阻止病原体的入侵。

1. 物理隔离机制昆虫的外骨骼是最早的防御屏障,它对大多数微生物和寄生虫产生了有效的物理障碍。

昆虫的外壳具有硬度和厚度,能够防止细菌、寄生虫和真菌等病原体的侵入。

此外,昆虫的皮肤表面还覆盖有具有杀菌作用的微生物群落,例如某些昆虫体内寄生的益生菌,它们能够产生抗微生物活性物质,抑制病原菌的生长。

2. 化学防御机制昆虫体内还存在一些特定的抗微生物分子,如酚类、酸类、酶类等,能够抵御病原体的侵入。

这些分子具有抗菌和抗真菌活性,能够识别和杀灭细菌、寄生虫和真菌等病原体。

同时,昆虫体内的免疫相关蛋白质,如识别蛋白、防御素和抗菌肽等,也在免疫防御过程中发挥重要作用。

这些蛋白质具有特异性结构,能够与特定的微生物成分相互作用,并触发防御反应。

二、后天免疫机制在昆虫体内,后天免疫机制是一种适应性免疫反应,它依赖于昆虫的免疫记忆和体内的免疫细胞。

1. 免疫记忆虽然昆虫没有免疫系统中的记忆细胞,但是它们具有一种被称为原哺乳动物样免疫效应的机制,该机制使得昆虫的免疫反应在再次感染时更加迅速和强大。

原哺乳动物样免疫效应通过改变昆虫的基因表达来实现,这种表达模式能够增强特定的免疫相关蛋白质的合成和释放,以快速应对后续感染。

2. 免疫细胞昆虫体内的免疫细胞主要包括血细胞和脂囊细胞。

血细胞是一类能够摄取和杀死入侵的微生物的细胞,它们可以通过吞噬和分泌毒素来清除病原体。

脂囊细胞则是一类能够分泌抗菌肽和识别病原体的细胞,它们通过识别病原体的特定微生物成分,并分泌特定的抗菌肽来进行防御。

昆虫抗感染与免疫机制关联性深入研究

昆虫抗感染与免疫机制关联性深入研究

昆虫抗感染与免疫机制关联性深入研究随着环境变化和人类活动的影响,昆虫面临着越来越多的病原体感染的威胁。

因此,了解昆虫的抗感染与免疫机制对于维持昆虫个体和种群的生存至关重要。

本文将深入研究昆虫抗感染与免疫机制的关联性,并探讨它对昆虫生存和进化的意义。

昆虫抗感染与免疫机制是昆虫体内多个生理和生化过程的紧密结合。

昆虫的免疫系统主要由先天免疫和适应性免疫两个部分组成。

先天免疫是昆虫对病原体感染最初产生的机械性和化学性抵抗反应,它是一种非特异、快速和高效的抗感染机制。

而适应性免疫则是通过昆虫免疫细胞产生的免疫应答来针对特定病原体的感染。

昆虫最重要的先天免疫机制之一是外源性物质的识别和消除。

昆虫体内的血细胞可以通过识别和吞噬病原体来清除它们,并通过分泌抗菌肽和其他抗微生物蛋白来杀死病原体。

抗菌肽是昆虫免疫系统中的重要分子,它们具有广谱杀菌作用,并且能够诱导病原体的呼吸系统损伤和细胞壁破裂。

另一个重要的先天免疫机制是免疫信号通路的激活。

当昆虫感染病原体时,免疫信号通路将被激活,从而引发一系列免疫反应。

这些免疫反应通过激活抗菌蛋白、调节炎症反应和增强细胞毒性等方式来抵抗病原体的侵袭。

这些免疫反应不仅能够直接杀死病原体,还能够激活昆虫体内的适应性免疫应答。

适应性免疫是昆虫对特定病原体感染的适应性免疫反应。

它主要通过免疫细胞产生的免疫应答来实现。

当昆虫感染某种病原体后,免疫细胞会产生特异性抗体和细胞毒性T细胞等免疫因子,从而消灭病原体并形成免疫记忆。

这种免疫记忆能够使昆虫在再次感染同一病原体时更快、更有效地抵抗病原体的侵袭。

昆虫抗感染与免疫机制的深入研究对于昆虫的生存和进化具有重要意义。

首先,昆虫抗感染与免疫机制可以提高昆虫个体对病原体感染的抵抗能力,从而减少病原体对昆虫个体造成的伤害。

其次,昆虫免疫系统的适应性免疫记忆能够提高昆虫个体在再次感染同一病原体时的免疫应答速度和效果。

这对昆虫个体的生存和繁殖都具有重要意义。

昆虫免疫防御机制研究进展

昆虫免疫防御机制研究进展


3.2昆虫抗菌肽的类型
抗菌肽可根据分子结构特点分为4类: (1)以天蚕素为代表的不含半胱氨酸残基的抗菌肽, 现在已经从鳞翅目的蛾类、蝴蝶及双翅目的蝇类 中分离纯化出20多种天蚕素类似物。
(2)以防御素、死亡素为代表的富含半胱氨酸残基的 碱性多肽。 (3)以膜翅目昆虫中发现的蜜蜂肽等为代表的富含脯 氨酸残基的抗菌肽。

8.展望
对昆虫免疫防御机制的研究不仅使我们对昆虫整个 免疫系统有所了解,同是也启发了人类对自身的免疫 机制的认识和探索,也对我们在其他领域的认知和发 展提供了新思维。如对害虫的防治和益虫的保护方面 提供新的途径;对研制新型药物、生物农药等提供新 材料;对研究转基因动植物提供新的功能基因;对研 究人类疾病提供新的治疗方法。总之,随着生物技术 的发展和研究领域的拓展,相信关于昆虫免疫防御方 面的价值将逐步体现出来。

防御代价:昆虫的免疫防御不仅要消耗能量和食物, 而且还会造成昆虫在进化过程中其体内某些与生存 适合度有关的功能下降。包括进化代价和维持防御 代价。 自体免疫:昆虫的免疫防御要依赖于对自身物质和 异己物质的正确识别,正因如此才容易引起识别失 败的问题,造成自我损害。


性别:通常在昆虫中雄性的免疫反应能力要低于雌 性,雄虫为获得交配机会,就以降低免疫能力为代 价。 其它因素:免疫反应时间、环境温度和昆虫老化等

结节形成:当大量微生物入侵时,先由颗粒血细胞释放 颗粒,将一些血细胞及大量细菌等卷入形成黑化团,进 一步由浆血细胞形成多层的鞘围绕黑化核即形成结节。
3.昆虫抗菌肽免疫防御
细胞免疫 昆虫免疫防御 体液免疫 抗菌肽 酚氧化酶 溶菌酶 凝集素等其 他活性分子
3.1昆虫抗菌肽简述

抗菌肽是昆虫体液免疫中重要的抗菌因子, 具有广谱抗菌性。不仅能杀死革兰氏阳性及阴性 菌,还有抗真菌、病毒、原虫及抑制癌细胞的活 性。 昆虫抗菌肽的产生, 是在外界因素诱导下发 生的生物效应。这些诱导因子既可以是致病性的 细菌,也可以是一些不造成感染的物理和化学的 因素,如超声波、 射线、 生理盐水、 聚肌胞核 苷酸等(表1)

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

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。

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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。

遗传学分析鉴定了两个与spaezlae切割有关的基因,这两个基因分别编码肽聚糖识别蛋白(PRGP)和革兰氏阴性结合蛋白(GNBP),它们被缺失后都能导致Toll信号通路激活受阻;当二者共同被大量表达时,Toll通路的激活可以不依赖攻毒。

因而,它们可能在激活导致spaelzae切割的蛋白裂解酶中存在协作。

与Toll通路显著不同的是,人们对激活IMD通路的受体与配体仍知之甚少,IMD信号通路的新组分PGRP-LC最近才被鉴定,其跨膜区可能充作IMD信号受体。

然而,就革兰氏阴性感染存活与抗菌肽基因激活而言,PGRP-LC基因突变分析显示其并不比IMD通路中的其它功能缺少突变体有更显著的效果;另外,血淋巴PGRP-LE在激活抗菌肽表达时在IMD通路上游发挥作用。

因此,PGRP-LC不是活化IMD通路的惟一上游组分,但却可能与其他受体、辅助受体分子一起作为识别复合体的一部分而发挥作用。

此外,在发育期相邻细胞上的亮氨酸丰富的胞外结构域的同亲性和异亲性反应可能作为活化信号通路的模式,但Bacilli能通过其它的分子模式激活IMD通路而非Toll通路;鼠中PRGP-S 基因被敲除后对低致病性革兰氏阳性菌的杀灭力降低。

因此,从遗传学角度来看,PRGPs在感染识别中的作用可能类似于哺乳动物的TLRs。

2 ToU信号通路Toll是果蝇脂肪体细胞上的跨膜蛋白受体,其细胞外区域含有丰富的亮氨酸重复,细胞内结构域显示了与白介素1的受体的相应部分有很大的相似性,该区域通常被称为TlR域,发生真菌或革兰氏阳性菌感染时,Toll借助它的TlR域与细胞浆内两种蛋白——DmMyDss和Tube间相互作用将信号传人细胞内,DmMyDsa和Tube都带有TlR域和死亡域,DmMyD88与哺乳动物细胞内的MyDs88同源,Tube在哺乳动物细胞内没有同源物,它通过所带有的死亡受体和接头受体上的死亡域征收丝氨酸—苏氨酸激酶pelle,于是DmMyDss,Tube和Pelle基于Toll蛋白传来的信号在细胞浆内形成复合体,缺失这些蛋白而无法形成复合体的果蝇不能抵御革兰氏阳性菌和真菌感染.信号从该复合体传给可诱导的NF-kB-Rel家族顺式激活子,该激活子在细胞浆中与Rel蛋白的抑制子casctus形成复合体。

信号促使蛋白激酶磷酸化Rel蛋白,casctus从蛋白复合体上脱离,并被蛋白酶体所降解,磷酸化Rel蛋白被转运到细胞核调节靶基因表达。

Toll通路中的两种Rel蛋白分别为Dorsal和Dorsal相关免疫因子(DIF),前者在背腹轴形成过程中介导Toll信号传递,后者是成虫遭受真菌和革兰氏阳性菌感染时Toll信号传递的主要介质。

Dorsel在幼虫中能替代DIF,而DIF在胚胎中弥补Dorsel的不足。

尽管Toll通路在抗革兰氏阳性菌和真菌感染中的确切作用仍不十分清楚,但它的确增加了各种抗菌肽的表达,因为攻毒依赖的Toll通路的活化提高了成百上千基因的表达和加强了细胞免疫功能。

此外,果蝇基因组还包含有8个编码跨膜受体的相关基因,它们胚胎发育多样且处于动态的表达模式表明了在发育中的作用。

DmMyDs8与Toll特异性反应但不与Toll家族中的其他大多数成员结合和在细胞培养实验中除Toll5和Toll9外都不能激活果蝇抗菌肽表达的事实表明其它8个Toll相关基因在宿主防御中有作用。

此外,在胚胎和幼虫发育过程中果蝇的Toll蛋白显示了复杂的阶段和组织表达特异模式,而不像哺乳动物TLRs仅在免疫效应细胞中表达。

3 IMD信号通路IMD通路主要控制抵御革兰氏阴性菌感染的抗菌肽和防御素的表达。

在20世纪90年代中期,IMD通路主要在带有imd基因突变的果蝇表型分析中被提及,该通路的特性直到最近由于在遗传学和生化方面的研究使该通路中许多分子被鉴定后才被阐明。

导致抗菌肽基因被诱导表达的关键事件是:由果蝇基因组Relish基因编码的第3种Rel因子的细胞核定位。

该因子由Rel同源域(RHD)和带有锚蛋白重复的IkB样抑制域组成,该IkB样域经常充当RHD的抑制子,信号级联激活导致Relish蛋白被内源性裂解酶在其caspase位点切割,1kB样抑制域残留于细胞浆内,RHD转位到细胞核引起目的基因转录,果蝇内的IKK信号复合体等价物由与哺乳动物IKK7和IKK6亚单位相关的蛋白组成。

其发挥作用的机制可能是:信号促使IKKp激酶被直接磷酸化后,复合体调节蛋白裂解酶对Relish切割。

IKK复合体上游的4种蛋白被突变时都导致果蝇对革兰氏阴性菌感染抵抗力和抗菌肽基因表达下降,这4种蛋白分别是PGRP-LCt3;含有死亡域的蛋白IMD和dFADD;caspase-8同源物DREDD;有丝分裂原活化蛋白3 (MAPs)激酶dTAK1。

C-末端带有死亡域的蛋白IMD与哺乳动物受体反应蛋白(RIP)的死亡域有序列相似性,在哺乳动物中,RIP、FADD和caspase-8在TNFRl信号通路中作为调节分子对NK-kB激活与细胞凋亡均必需,在果蝇中,IMD能通过同型DD与dFADD反应,dFADD与DREDD反应。

尽管目前已广泛报道革兰氏阴性感染后包含有IMD/dFADD/DREDD的复合体能被形成和存在IMD位于dFADD和DREDD上游,以及dFADD位于DREDD上游的遗传学证据,但该复合体究竟如何将信号传人细胞导致IKK信号等价物被激活仍不得而知,这很有可能是由dTAK,蛋白来完成此项工作,dTAK:与哺乳动物MAP3激酶TAK,有结构相似性,TAK1蛋白在信号级联传递中位于IKK 复合体上游,但遗传学研究表明其发挥功能时位于IMD下游,dlKKa和dlKKr上游,并且已有报道说完整的激酶域对于dTAK1激活抗菌肽基因表达非常必要。

目前对DREDD在IMD通路中的确切作用仍有争议,有人认为该分子可以直接切割Relish,这一推论为如下观察结果所支持:1)Relish加工发生于caspase靶位点;2)dFADD在免疫沉淀实验中与DREDD反应;3)从遗传学角度讲,Relish发挥功能时位于IKK复合体下游。

然而,目前在体外没能用纯化的DREDD和dlKKβ磷酸化的Relish重现切割反应,这表明可能存在如下模式:一旦发生免疫攻毒,dFADD便征收DREDD,而与caspase-8的结构相似DREDD将征收和活化下游其它cas-pase蛋白切割磷酸化的Relish。

有如下事实支持这一模式:IMD通路的活化能为病毒的caspase抑制子p35所封锁,但p35不抑制DREDD的活性。

将IMD信号通路与哺乳类TNFR1信号通路间发挥调节作用的组分相联系,即IMD和RIF,dFADD和FADD,DREDD和caspase-8,果蝇和哺乳类IKK 复合体亚单位dlKKd和dlKKr,发现它们之间存在很大结构相似性,且这种相似性为下列发现所加强,imd基因的过表达诱导了Relish依赖的抗菌肽基因的表达和细胞凋亡,其等价于TNFR1通路中RIP在NF-kB激活和凋亡中的双重作用,尽管有必要深入了解IMD通路在凋亡调节中的作用,但这些数据表明IMD和TNFRl信号级联进化保守。

4 JAK/STAT信号通路JAS/STAT通路最早在果蝇中被鉴定是由于其在胚胎卵裂中的作用。

该通路中的4个主要组分是:配体、Unpaired(Upd)、受体domelex(Domc)、JAK(Hopschotch/Hop)和STAT(STAT92E/Marelle)。

在果蝇体内除这4个组分外至少还有3类细胞降解蛋白同源物存在,他们在哺乳动物中调节JAS/STAT信号通路,这些包括两种阴性调控蛋白:活化的STAT和细胞因子信号的抑制子和一种作用信号蛋白的接头分子,有趣的是:两个不同的转录产物都起源于STAT92E位点的双启动子,一些剪接体编码截断形式的STATg92E,如△STAT92E缺乏N-末端133个氨基酸,充作JAK/STAT信号通路的主要的阴性调控子,Upd是一种带有信号序列和N—末端糖基化位点的分泌蛋白,重组的Upd诱导磷酸化和Hop活化,故Upd是果蝇中激活JAK/STAT 通路的配体,而激活的JAK/STAT通路的受体则由Dome编码,该受体是跨膜蛋白,仅与白血病抑制因子受体有一定同源性,Dome通过Hop和STAT92E传递信号,Hop为120kDa的蛋白,与人的JAK最相似,两者间有27%的同源性,但在激酶和激酶样域有更高的同源性,并且果蝇基因组内没有其他JAK蛋白。

STAT92E为83 kDa的蛋白,与人的STATs最相似,总共有37%的相似性,STAT92E含有SH2域、DNA结合域,一个C-末端酪氨酸残基被发现在所有的STAT样蛋白中存在,该残基在体外活化通路中被磷酸化,昆虫免疫反应中涉及JAS/STAT通路的证据来自对蚊子Arophekesgambiae的研究,对Arophekes SATA(aSTAT)的细胞核定位的免疫组化分析表明”:JAS/STAT 路活化的标志是活化的STAT到细胞核定位并激活靶基因,在没有被免疫攻毒的蚊子中,aSTAT 在细胞浆和细胞核中都有;但在被攻毒蚊子中aSTAT仅在细胞核。

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