家蚕BmPGRP-S5蛋白的抑菌活性及其在细胞免疫中的作用

作者：陈雪; 周虹; 李晓凤; 肖阳; 钟仰进; 杨婉莹^*

来源：昆虫学报, 2020, 63(11): 1333-1344.

DOI：10.16380/j.kcxb.2020.11.006

• 家蚕
• BmPGRP-S5蛋白
• 黑化反应
• 细胞吞噬
• 抑菌活性

【目的】肽聚糖识别蛋白(peptidoglycan-recognition proteins, PGRP)可以特异性识别细菌细胞壁中的肽聚糖(peptidoglycan, PGN),并通过免疫缺陷(immune deficiency, IMD)途径和Toll途径诱导昆虫抗菌肽的产生。本研究旨在探讨家蚕Bombyx mori肽聚糖识别蛋白BmPGRP-S5的抑菌活性及在引发家蚕细胞免疫中的作用。【方法】用果蝇胚胎S2细胞表达BmPGRP-S5蛋白;通过细菌生长曲线法检测BmPGRP-S5蛋白对大肠杆菌Escherichia coli K12D31、金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus和巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium的抑菌活性;ELISA检测BmPGRP-S5蛋白与大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis胞壁组分的结合力;通过测定吸光值和观察家蚕血淋巴黑化反应分析BmPGRP-S5对细菌胞壁组分激活酚氧化酶原(prophenoloxidase, PPO)的影响,并通过异硫氰酸荧光素(FITC)标记法检测BmPGRP-S5对家蚕血细胞吞噬细菌的影响。【结果】获得表达纯化的BmPGRP-S5蛋白。BmPGRP-S5蛋白对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌K12D31和巨大芽孢杆菌无抑菌效果,加入40μmol/L的Zn2+后,其对巨大芽孢杆菌的抑菌效果明显增强。ELISA结果表明,BmPGRP-S5蛋白与来自金黄色葡萄球菌的PGN和枯草芽孢杆菌脂磷壁酸(LTA)的结合能力较强,同时也促进了这两种细菌胞壁组分激活家蚕血淋巴酚氧化酶原,加快胞璧组分介导的家蚕血淋巴黑化反应。加入BmPGRP-S5蛋白后,家蚕血细胞对金黄色葡萄球菌的吞噬率提高到53.33%左右,对大肠杆菌K12D31的吞噬率在25.83%左右,对巨大芽孢杆菌的吞噬率达30.83%左右,与对照组相比显著增强。【结论】BmPGRP-S5抑菌作用依赖于Zn2+,可能与其酰胺酶活性有关。BmPGRP-S5可以通过识别细菌胞壁组分PGN或LTA在家蚕的黑化反应和细胞吞噬中发挥作用。本研究使用的BmPGRP-S5蛋白是通过在果蝇S2细胞进行重组表达获得,更能真实地反映其在昆虫体内生理状态下的功能活性。因此,本研究的结果对进一步开发利用BmPGRP-S5有指导意义。

• 单位
  华南农业大学; 广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所; 广东省农业动物基因组学与分子育种重点实验室