——借助質譜shotgun技術研究昆蟲蛻皮液中與保護和調節蛻皮進程相關的蛋白質組

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文章來源：Functional analysis of insect molting fluid proteins on the protection and regulation of ecdysis. J Biol Chem. 2014; 289(52): 35891-906.

文獻摘要：

背景：蛻皮液通常會在蛻皮動物周期性蛻皮時積累在新舊兩層表皮之間。目前已經發現諸多現象暗示蛻皮液可能影響昆蟲蛻皮期間的免疫系統以及蛻皮羽化。

內容：為了揭示蛻皮液與蛻皮生理進程之間的實際聯系，該課題組利用shotgun技術針對家蠶三種不同時期的蛻皮液進行了蛋白質組分析。

結果：實驗中每一種蛻皮液均發現多種新的蛋白質，其中很大一部分與免疫相關。而蛻皮液也可在體外抑制細菌生長。真菌Beauveria bassiana 是一種昆蟲病原，可以有效躲避feeding larvae 的免疫系統，但是在蛻皮期可以被迅速識別并導致家蠶幼蟲蛻皮液和老表皮殼的黑化。真菌孢子萌發過程被延遲，并且在幼蟲血腔中也沒有發現菌絲。蛻皮液可以保護只有極薄表皮層的幼蟲免受微生物的入侵。

本次蛋白質組分析中發現了眾多可能與蛻皮調節相關的蛋白質，但由于家蠶本身轉基因系統不甚發達，因此該課題組又在赤擬谷盜（一個被廣泛采用的研究昆蟲外皮發育的動物模型）中針對其中32個基因進行了RNAi，以分析這些基因在體內的具體作用。最終他們發現這32個蛋白質中的24個蛋白質通過影響舊體壁蛋白循環、蛻皮液壓穩定、脫毒、信號轉導等多個方面調控蛻皮過程。

結論：該研究不僅分析了蛻皮液中可以影響蛻皮的蛋白質，也為針對蛻皮過程的殺蟲劑研究積累了很多有用數據。

實驗結果：

1. 不同時期家蠶蛻皮液蛋白質組成分析

此次實驗發現了家蠶蛻皮液中含有眾多的蛋白質組分，其中很多為解毒相關免疫相關的蛋白質。也有很多蛋白質為首次發現，功能未知。

并且通過生理實驗發現蛻皮液確實可以抑制病原微生物對家蠶的侵染和生長：

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2. 在赤擬谷盜中分析家蠶蛻皮液中蛋白質的生理功能

家蠶轉基因操作不是很方便，而家蠶和赤擬谷盜在蛻皮液組成上非常的相似，同時赤擬谷盜轉基因操作系統比較成熟，因此在赤擬谷盜中敲除相關蛋白質的同源蛋白來分析相關蛋白質的生理功能，最后發現蛻皮成功需要蛻皮液中的眾多蛋白質共同調節完成，幾丁質循環會顯著影響蛻皮，蛋白質循環則是蛻皮的先決條件，ROS調控對于蛻皮來說也是非常重要，脫毒是蛻皮不可缺少的步驟，蛻皮液壓的平衡則能保證蛻皮的順利完成，信號轉導也對蛻皮具有非常顯著的調控作用，根據以上結論，該課題組推斷出了蛻皮液調節蛻皮的模型。

本文由中科新生命整理編譯，歡迎轉載。

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