节肢动物（如昆虫纲和蛛形纲动物）种类繁多且分布广泛。其进化的成功性部分取决于它们完备的天然免疫系统。该系统主要依赖于免疫效应分子-抗微生物肽介导的体液免疫反应。中国科学院动物研究所朱顺义研究组系统研究了节肢动物抗微生物肽的结构，功能和进化。一系列研究成果发表在国际重要刊物《昆虫分子生物学》（Insect Molecular Biology），《分子免疫学》(Molecular Immunology)和《美国实验生物学学会联合会杂志》（The FASEB Journal）上。

 

Drosomycin是第一个发现的果蝇诱导型抗真菌肽，能够特异地作用于导致植物病变的丝状真菌。该肽首次从2,000只一龄成年雄虫血淋巴中分离得到。通过DNA重组技术，动物天然免疫组研究人员成功获得了具有高度生物学活性的Drosomycin。他们发现，除了先前已知的抗真菌活性外，Drosomycin还能够有效抑制酵母和原虫的生长。利用结构数据和进化分析，研究人员首次提出Drosomycin可能利用不同的功能区域与真菌和原虫结合。利用脉孢菌突变体MUT16，他们发现Drosomycin在果蝇抵抗该真菌感染过程中发挥重要作用。基于序列、结构、功能和作用模式的相似性，研究人员首次提出来源于果蝇、植物和真菌的Drosomycin及其相关防御肽可能起源于一个共同的祖先。

 

此外，该研究小组又在蛛形纲免疫效应分子研究领域中取得了新的进展。他们从中国产条斑钳蝎毒腺组织中分离和鉴定了两个并系同源的抗微生物肽新基因（分别命名为Meucin-13和Meucin-18），系统完成了序列、结构、功能和进化的研究。核磁共振分析表明两个Meucin肽采纳了经典的Alpha-螺旋构象，能够靶向细菌、真菌和酵母，并通过在微生物细胞膜上穿孔导致细胞死亡。研究人员还发现Meucin肽具有强烈的溶血和破坏哺乳动物神经细胞的活性。有趣的是，Meucin-18与鱼类肥大细胞分泌的抗微生物肽具有显著的序列、结构和功能的相似性，提示两者之间存在分子上的趋异进化。这是目前唯一支持无脊椎和脊椎动物免疫效应分子共同起源的证据。而Meucin-13与包膜病毒血凝素参与细胞膜融合的氨基端融合域高度相似，表明膜靶向多肽在机制上的趋同进化。

 

该系列研究工作的意义在于：（1）发展了高效的抗微生物防御肽表达纯化系统；（2）发现了脊椎和无脊椎动物物种分化后免疫效应分子连续进化的证据；（3）提出了膜靶向多肽趋同进化的新理论。该研究的进化生物学意义正在进一步揭示当中。

 

该系列工作的第一作者为动物天然免疫研究组工程师高斌，本组田彩环博士研究生为《分子免疫学》论文的共同第一作者，朱顺义研究员为三篇论文的通讯作者。该研究工作得到了中国科学院“百人计划”以及国家自然科学基金的资助。（来源：中国科学院动物研究所）

 

《昆虫分子生物学》发表论文摘要