昆蟲hemocytin蛋白研究進(jìn)展

王菁菁,胡宏旺,胡瓊波,*

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院,廣州 510642;2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,廣州 510642)

昆蟲在復(fù)雜的生存環(huán)境中面臨捕食者和寄生者的挑戰(zhàn)，特別是在幼蟲期，體壁柔軟，容易形成創(chuàng)口，遭受寄生者的入侵。在長期適應(yīng)過程中，昆蟲進(jìn)化出一套獨(dú)特的免疫系統(tǒng)(Kanostetal.,2004;Jiangetal.,2010)。昆蟲依賴先天免疫抵御病原物的侵染，對(duì)入侵病原作出迅速且有效的免疫應(yīng)答。雖然將昆蟲免疫分為體液免疫和細(xì)胞免疫，但實(shí)際二者聯(lián)合作用，精準(zhǔn)且快速地識(shí)別并殺死入侵病原(Jiravanichpaisaletal.,2006;Sheehanetal.,2018;Eleftherianosetal.,2021)。一旦昆蟲體表形成創(chuàng)口或免疫力下降，即面臨微生物的侵染，免疫識(shí)別蛋白發(fā)現(xiàn)病原或異物入侵，就會(huì)迅速啟動(dòng)免疫反應(yīng)，介導(dǎo)凝血、血細(xì)胞粘附、吞噬或包囊病原、合成抗菌肽，激活黑化級(jí)聯(lián)反應(yīng)等，在傷口處形成凝血塊、促進(jìn)傷口愈合、防止血淋巴外溢，在血腔中固定和清除病原(Wojda,2017;Yangetal.,2018)。

Hemocytin是昆蟲血淋巴中的重要免疫因子，本質(zhì)上是一種凝集素，由血細(xì)胞合成和釋放，是人血管性血友病因子(von Willebrand factor,VWF)的同源蛋白，是凝血過程的關(guān)鍵蛋白(Sadler,1998;Springer,2014;Lentingetal.,2015)。Hemocytin能介導(dǎo)血細(xì)胞之間的凝集作用，促進(jìn)對(duì)病原的結(jié)節(jié)作用或囊胞化作用，固定和殺滅入侵血腔的病原(Nietal.,2020)。近年來，多種昆蟲hemocytin的蛋白序列和結(jié)構(gòu)被鑒定，在模式昆蟲家蠶Bombyxmori和黑腹果蠅Drosophilamelanogaster中對(duì)hemocytin介導(dǎo)的血淋巴免疫分子機(jī)理有了更深入的研究。近期，本課題組研究發(fā)現(xiàn)，hemocytin是一種昆蟲病原真菌次生代謝物-綠僵菌素A的靶標(biāo)蛋白，預(yù)示hemocytin在殺蟲劑靶點(diǎn)和新型農(nóng)藥研發(fā)中有潛在價(jià)值。本文對(duì)近些年來關(guān)于昆蟲hemocytin蛋白的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，并對(duì)昆蟲hemocytin作為殺蟲劑靶點(diǎn)的潛能進(jìn)行討論和展望，為新型綠色農(nóng)藥的研發(fā)提供新思路。

1 昆蟲hemocytin的蛋白結(jié)構(gòu)與序列比對(duì)分析

1.1 Hemocytin的蛋白結(jié)構(gòu)

目前已有多種昆蟲的hemocytin蛋白序列被鑒定，普遍由3 000～4 000個(gè)氨基酸組成，是一個(gè)巨大的多結(jié)構(gòu)域蛋白，例如家蠶和果蠅hemocytin分別由3 133和3 843個(gè)氨基酸組成，分子量分別為343.40和426.42 kD(Kotanietal.,1995;Gotoetal.,2001)。根據(jù)NCBI數(shù)據(jù)庫中保守結(jié)構(gòu)域分析結(jié)果(圖1)(Luetal.,2020)，昆蟲hemocytin包含多個(gè)重復(fù)排列的結(jié)構(gòu)域，包括FA58C(coagulation factor 5 or 8 C-terminal),VWD(von Willebrand factor type D),TIL(trypsin inhibitor like cysteine rich),VWC(von Willebrand factor type C),CT(C-terminal cystine knot-like),C8(8 conserved cysteine residues),ChtBD2(chitin-binding domain type 2)和MUC(mucin-2 protein WxxWrepeating region)，說明hemocytin可能是一個(gè)多功能蛋白；并且hemocytin擁有多個(gè)二硫鍵和糖基化位點(diǎn)，是其作為凝集素重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

圖1 昆蟲hemocytin結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)Fig.1 Prediction of hemocytin domains in insects

昆蟲VWD和VWC結(jié)構(gòu)域與人血管性血友病因子VWF的VWD和VWC結(jié)構(gòu)域同源，說明hemocytin能在昆蟲中發(fā)揮凝血效應(yīng)。FA58C結(jié)構(gòu)域，也被稱為discoidin結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域能與細(xì)胞表面碳水化合物結(jié)合，提示hemocytin能識(shí)別外來病原物表面的模式分子，例如細(xì)菌和真菌細(xì)胞壁成分葡聚糖等，也說明hemocytin可能是一種模式識(shí)別蛋白。TIL結(jié)構(gòu)域通常含有10個(gè)半胱氨酸殘基，能形成5個(gè)二硫鍵；部分含有TIL結(jié)構(gòu)的蛋白酶抑制劑能抑制微生物蛋白酶，提示hemocytin可能有抑菌作用。CT結(jié)構(gòu)域能讓蛋白形成尾尾相連的二聚體，是hemocytin二聚化的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；GHB結(jié)構(gòu)域與CT結(jié)構(gòu)域功能一致。ChtBD2和MUC結(jié)構(gòu)域功能未知。

1.2 昆蟲hemocytin蛋白序列比對(duì)分析

在NCBI數(shù)據(jù)庫中，選取家蠶、小菜蛾P(guān)lutellaxylostella、斜紋夜蛾Spodopteralitura、菜粉蝶Pierisrapae、煙粉虱Bemisiatabaci、赤擬谷盜Triboliumcastaneum、桔小實(shí)蠅Bactroceradorsalis、紅火蟻Solenopsisinvicta的hemocytin的氨基酸序列，進(jìn)行多序列比對(duì)。在鱗翅目昆蟲中，hemocytin蛋白氨基酸序列一致性在60%以上，在不同目昆蟲中hemocytin氨基酸序列一致性僅為35%左右，說明hemocytin在進(jìn)化過程中可能根據(jù)環(huán)境病原物的不同，或不同昆蟲hemocytin介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制不同而產(chǎn)生了功能分化，導(dǎo)致親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的昆蟲hemocytin序列相似性較小。根據(jù)圖1的結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)也能發(fā)現(xiàn)，不同昆蟲hemocytin結(jié)構(gòu)域構(gòu)成具有一定的差異，比如煙粉虱則不具有FA58C結(jié)構(gòu)域，家蠶、煙粉虱和桔小實(shí)蠅不具有ChtBD2結(jié)構(gòu)域等。

在碳水化合物識(shí)別結(jié)構(gòu)域FA58C中(圖2)，鱗翅目昆蟲具有多個(gè)保守區(qū)域，而在不同目昆蟲中僅存在個(gè)別保守的氨基酸，該結(jié)構(gòu)域的分化可能與昆蟲所處的環(huán)境、接觸的病原不同有關(guān)，識(shí)別病原不同導(dǎo)致FA58C的序列出現(xiàn)分化。VWD結(jié)構(gòu)域中存在于哺乳動(dòng)物凝血因子VWF中，與凝血作用有關(guān)，鱗翅目昆蟲VWD結(jié)構(gòu)域的相似性很高，存在許多保守的序列，不同目昆蟲中也存在部分保守序列，說明VWD結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)的凝血功能在進(jìn)化中并未出現(xiàn)很大的分化，出現(xiàn)的分化可能與不同昆蟲血腔免疫的組成和功能的不同有關(guān)，導(dǎo)致VWD介導(dǎo)的凝血功能有差異。在TIL結(jié)構(gòu)域中(圖2)，鱗翅目TIL結(jié)構(gòu)域存在明顯的保守區(qū)域，而不同目昆蟲僅個(gè)別保守的氨基酸殘基，特別是半胱氨酸殘基，可能是hemocytin形成分子內(nèi)二硫鍵或多聚體的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

圖2 昆蟲hemocytin蛋白結(jié)構(gòu)域氨基酸序列比對(duì)Fig.2 Amino acid sequence alignment of hemocytin domains in insectsA:von Willebrand factor type D(VWD)結(jié)構(gòu)域von Willebrand factor type D (VWD) domains;B:Coagulation factor 5 or 8 C-terminal (FA58C)結(jié)構(gòu)域Coagulation factor 5 or 8 C-terminal (FA58C)domain;C:Trypsin inhibitor like cysteine rich (TIL)結(jié)構(gòu)域Trypsin inhibitor like cysteine rich (TIL) domain.蛋白GenBank登錄號(hào)和其來源物種GenBank accession numbers of proteins and their origin species:NP_001104817.1:家蠶Bombyx mori;XP_037973765.1:小菜蛾P(guān)lutella xylostella;XP_022819319.1:斜紋夜蛾Spodoptera litura;XP_015839050.1:赤擬谷盜Tribolium castaneum;XP_011204691.1:桔小實(shí)蠅Bactrocera dorsalis;XP_011156310.2:紅火蟻Solenopsis invicta;XP_022121224.2:菜粉蝶Pieris rapae;XP_018902084.1:煙粉虱Bemisia tabaci.

2 Hemocytin的合成與功能

Hemocytin由血細(xì)胞合成和釋放，其功能研究集中在模式生物果蠅和家蠶中，目前還處于現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)階段，其分子機(jī)理缺乏深入研究。

2.1 合成與分泌

Hemocytin在血細(xì)胞中合成，在其他組織器官如脂肪體或腸道中均檢測(cè)不到表達(dá)。在果蠅中，hemocytin由漿細(xì)胞和晶體細(xì)胞合成，在板層細(xì)胞中不表達(dá)(Gotoetal.,2003;Leschetal.,2007)；在家蠶中，hemocytin僅在粒細(xì)胞中合成(Araietal.,2013)。Hemocytin儲(chǔ)存在細(xì)胞的顆粒中，以脫粒的方式釋放至血淋巴中(圖3)。主要以二聚體形式存在，少數(shù)為單體形式(Gotoetal.,2001)。被釋放的hemocytin是經(jīng)蛋白酶在VWD-C8-TIL與下一個(gè)TIL間切割的成熟形式(家蠶和果蠅成熟hemocytin分子量分別為280和300 kD)，在血淋巴中呈不溶型絮狀，形成纖維結(jié)構(gòu)凝集血細(xì)胞與血漿蛋白。

圖3 Hemocytin介導(dǎo)的凝血功能Fig.3 Hemocytin-mediated coagulationTG:谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶Transglutaminase;PPO:酚氧化酶原Prophenoloxidase.

2.2 凝血作用

昆蟲具有開放的循環(huán)系統(tǒng)，一旦表皮破損，面臨血淋巴外溢和微生物的入侵風(fēng)險(xiǎn)。凝血作用是節(jié)肢動(dòng)物重要的免疫防御機(jī)制，可以迅速形成二級(jí)屏障，在限制血淋巴損失和啟動(dòng)傷口愈合方面至關(guān)重要(Theopoldetal.,2004;Dushay,2009;Cerenius and S?derh?ll,2011)。Hemocytin是凝血過程(圖3)中的重要因子，是凝血栓的主要成分，缺失hemocytin的昆蟲凝血功能嚴(yán)重受損，不易形成凝血栓，而喪失過多的血淋巴，也更容易被微生物侵染(Gotoetal.,2003;Leschetal.,2007;Changetal.,2012)。由于昆蟲體積小，血淋巴難以獲取，目前初步明確凝血過程以及其中關(guān)鍵因子的相互作用，但是其背后的調(diào)控機(jī)理未知。凝血過程首先是血細(xì)胞的脫粒或解體，包括hemocytin的釋放，導(dǎo)致血細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)形成軟凝塊，負(fù)責(zé)密封傷口；其次聯(lián)合酚氧化酶原(prophenoloxidase,PPO)活化通路和谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶(transglutaminase,TG)的交聯(lián)作用產(chǎn)生硬凝塊；最后血細(xì)胞緊貼血塊，將其與血淋巴分離，形成結(jié)痂(Dushay,2009)。Hemocytin是軟凝塊形成的關(guān)鍵因子，形成纖維結(jié)構(gòu)凝聚血細(xì)胞、其他凝血因子和細(xì)胞外基質(zhì)，甚至捕獲和固定微生物(Lietal.,2002;Bidlaetal.,2005)。Hemocytin能與其他凝血蛋白相互作用，固定各因子在傷口處形成凝血塊，例如凝溶膠蛋白(gelsolin)、載脂蛋白(lipophorin)、儲(chǔ)藏蛋白(storage protein)等；能與具有交聯(lián)作用的蛋白相互作用，將各凝血組分交聯(lián)形成硬化的凝血栓，例如PPO,TG和peroxidasin (Karlssonetal.,2004;Scherferetal.,2004;Phillips and Clark,2017)。

Hemocytin介導(dǎo)的凝血作用在昆蟲病原真菌侵染過程中發(fā)揮重要作用。與主要通過消化道入侵的昆蟲病原細(xì)菌和病毒不同，蟲生真菌通過機(jī)械壓力和分泌蛋白酶直接從體壁入侵至寄主昆蟲血腔中，真菌一旦突破體表屏障造成創(chuàng)口，即面臨凝血作用(Qu and Wang,2018;Islametal.,2021)。研究表明，hemocytin參與病原真菌入侵的感染性損傷凝血，比如球孢白僵菌Beauveriabassiana侵染小菜蛾的轉(zhuǎn)錄組研究發(fā)現(xiàn)，在真菌侵染的關(guān)鍵時(shí)刻(36 h)，小菜蛾hemocytin和其他凝血因子的表達(dá)開始上調(diào)(Vidhateetal.,2022)。

2.3 結(jié)節(jié)和囊胞化作用

當(dāng)一定數(shù)量病原成功入侵至昆蟲血腔中，血細(xì)胞介導(dǎo)的結(jié)節(jié)和囊胞化作用對(duì)病原固定和清除十分重要。以鱗翅目昆蟲為例，當(dāng)血淋巴中的模式識(shí)別蛋白(pattern recognition protein,PRP)識(shí)別到病原時(shí)，血細(xì)胞立即轉(zhuǎn)變成粘附狀態(tài)，該過程以粒細(xì)胞和漿細(xì)胞為主，血細(xì)胞層層粘附和堆疊在病原物表面，并聯(lián)合黑化反應(yīng)隔絕和殺死微生物(Pech and Strand,1996;Eleftherianosetal.,2021)。其中hemocytin發(fā)揮重要的凝集作用，在血細(xì)胞間形成纖維狀的結(jié)構(gòu)凝聚細(xì)胞。目前發(fā)現(xiàn)hemocytin能介導(dǎo)大腸桿菌Escherichiacoli、金龜子綠僵菌Metarhiziumanisopliae和家蠶微孢子蟲Nosemabombycis等多種病原入侵的結(jié)節(jié)和囊胞化作用(Araietal.,2013;Nietal.,2020)。

Hemocytin在結(jié)節(jié)和囊胞化作用中起到凝聚作用，與凝血過程中的作用一樣，將各要素凝聚到一起，最后聯(lián)合黑化作用隔絕和殺死病原物(圖4)(Shuetal.,2016)。Hemocytin介導(dǎo)各種血細(xì)胞粘附至病原處，不僅能形成鞘隔離病原，還能募集血細(xì)胞中的各種免疫蛋白，如漿細(xì)胞中血淋巴蛋白酶8、絲氨酸蛋白酶同源物，類絳色細(xì)胞中的PPO等，促進(jìn)結(jié)節(jié)形成以及局部黑化反應(yīng)的進(jìn)行，最后通過窒息作用或產(chǎn)生活性氧等有毒物質(zhì)殺死病原(Tokuraetal.,2004;Tokunagaetal.,2021)。Hemocytin也能凝聚免疫識(shí)別蛋白如β-1,3-葡聚糖結(jié)合蛋白(β-1,3-glucan binding protein,βGRP)、肽聚糖識(shí)別蛋白(peptidoglycan recognition protein,PGRP)和各種immulectin，這樣的機(jī)制能促進(jìn)被識(shí)別病原的及時(shí)固定和清除。

圖4 家蠶hemocytin介導(dǎo)的結(jié)節(jié)和囊胞化Fig.4 Hemocytin-mediated nodulation and encapsulation in Bombyx mori

2.4 Hemocytin的互作蛋白預(yù)測(cè)

在STRING數(shù)據(jù)庫中，對(duì)黑腹果蠅Drosophilamelanogasterhemocytin蛋白互作網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)hemocytin與免疫調(diào)控、器官分化和修復(fù)等過程中的蛋白互作，提示hemocytin不僅在昆蟲免疫防御中發(fā)揮作用，還參與了幼蟲的發(fā)育調(diào)控(圖5)。Hemocytin與tiggrin,PPO1,PPO2和peroxidasin在凝血塊中共定位，其中hemocytin與tiggrin主要負(fù)責(zé)軟凝塊的形成，與PPO和peroxidasin交聯(lián)各種蛋白成為硬凝塊甚至黑化。Hemocytin與Nimrod C1互作、共定位，參與對(duì)細(xì)菌的吞噬作用。與細(xì)胞外基質(zhì)重要成分蛋白papilin互作與共定位，可能在凝血過程發(fā)揮作用。還能與血細(xì)胞中特有的蛋白HEMESE共定位，可能在血細(xì)胞囊胞化過程中共同發(fā)揮作用。Hemocytin也可能與促進(jìn)細(xì)胞凋亡的croquemort蛋白共定位，參與細(xì)胞吞噬作用；也可能與一種轉(zhuǎn)錄激活蛋白srp共定位，參與脂肪體器官的形態(tài)發(fā)生和分化。也有文獻(xiàn)預(yù)測(cè)hemocytin還可能與unpaired 3蛋白互作，參與JAK-STAT通路調(diào)節(jié)受損的血細(xì)胞或腸道的修復(fù)。

圖5 黑腹果蠅hemocytin蛋白互作網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)Fig.5 Prediction of hemocytin interaction network in Drosophila melanogasterProphenoloxidase 1,2:分別為酚氧化酶酶原1和2，含銅氧化酶，在黑色素等色素的形成中起作用，是黑化反應(yīng)過程的關(guān)鍵酶 Phenoloxidase 1 and 2,respectively,copper-containing oxidases,play a role in the formation of pigments such as melanin and are key enzymes in the process of melanization;Nimrod C1:參與細(xì)菌引發(fā)的免疫反應(yīng)，例如吞噬作用 Involvement in bacteria-induced immune responses,such as phagocytosis;Unpaired 3:一種Unpaired家族的細(xì)胞因子，Unpaired 3在血細(xì)胞或腸損傷時(shí)被誘導(dǎo)，激活JAK-STAT通路調(diào)節(jié)這些組織的修復(fù)反應(yīng) A cytokine of the Unpaired family,Unpaired 3 is induced in hemocytes or in the intestine upon damage to regulate the repair response in these tissues through JAK-STAT activation;Papilin:影響細(xì)胞重組的必要的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白質(zhì)，可能通過調(diào)節(jié)金屬蛋白酶在器官發(fā)生過程中的作用，能非競(jìng)爭(zhēng)性抑制前膠原蛋白酶 As an essential extracellular matrix protein that influences cell rearrangements,it may act by modulating metalloproteinases during organogenesis,and be able to non-competitively inhibit procollagen N-proteinase;Tiggrin:一種整合素α-PS2/β-PS的配體,對(duì)幼蟲肌肉結(jié)構(gòu)和功能起重要作用，參與翅發(fā)育過程中細(xì)胞黏附的調(diào)節(jié) A ligand for integrin alpha-PS2/beta-PS,it is required in larvae for proper muscle structure and function,and involved in the regulation of cell adhesion during wing development;Peroxidasin:在細(xì)胞外基質(zhì)硬化、吞噬過程發(fā)揮作用 Playing a role in extracellular matrix consolidation,phagocytosis and defense;Box A-binding factor:可能作為轉(zhuǎn)錄激活蛋白，在脂肪體器官發(fā)生中起關(guān)鍵作用，其結(jié)合醇脫氫酶基因的啟動(dòng)子特殊序列，作為末端間隙基因HKB的下游同源基因促進(jìn)前、后中腸的形態(tài)發(fā)生和分化 Functioning as a transcriptional activator protein,Box A-binding factor may play a key role in the organogenesis of the fat body,it binds a sequence element found in the larval promoters of all known alcohol dehydrogenase (ADH) genes,and acts as a homeotic gene downstream of the terminal gap gene HKB to promote morphogenesis and differentiation of anterior and posterior midgut;HEMESE:血細(xì)胞特有蛋白，參與昆蟲先天免疫反應(yīng)，包括板層細(xì)胞分化的負(fù)調(diào)控和外源物的囊胞化反應(yīng)Specific protein in hemolymph,involvement in the innate immune response,including negative regulation of lamellocyte differentiation and encapsulation of foreign target;Croquemort:一種清道夫受體B類亞家族蛋白，Croquemort在漿細(xì)胞或巨噬細(xì)胞中表達(dá)，促進(jìn)凋亡細(xì)胞清除，在表皮細(xì)胞中它在吞噬體成熟、樹突修剪和損傷中都起作用 A member of the scavenger receptor class B sub-family,Croquemort is expressed in plasmatocyte or macrophages and promotes apoptotic cell clearance,and in epidermal cells it plays a role in phagosome maturation in both dendrite pruning and injury.

3 小結(jié)與展望

Hemocytin介導(dǎo)的血淋巴免疫是昆蟲重要的防御機(jī)制，其作為一種特殊的凝集素，介導(dǎo)的凝血作用是昆蟲表皮損傷后的重要免疫屏障，也是防御從體壁直接入侵病原如真菌的高效機(jī)制，介導(dǎo)的結(jié)節(jié)和囊胞化是固定和清除入侵病原的重要基礎(chǔ)。但由于昆蟲體積小、血淋巴難以提取等原因，導(dǎo)致凝血、結(jié)節(jié)和囊胞化過程的基礎(chǔ)研究滯后，且hemocytin蛋白分子量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以從血淋巴中純化等原因，基礎(chǔ)研究不深入，功能研究僅處于現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)階段。本課題組前期發(fā)現(xiàn)，一種昆蟲病原真菌金龜子綠僵菌分泌的一種殺蟲毒素-綠僵菌素A能靶向結(jié)合并抑制hemocytin介導(dǎo)的血淋巴免疫功能，提示hemocytin在殺蟲劑靶點(diǎn)和新型農(nóng)藥研發(fā)中有潛在價(jià)值。

解析hemocytin蛋白三維結(jié)構(gòu)對(duì)其功能研究具有重要意義，但由于hemocytin結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以進(jìn)行表達(dá)與純化，至今蛋白結(jié)構(gòu)尚未解析；雖然人VWF蛋白結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)存和分泌方式、調(diào)控凝血機(jī)理已明確(Springer,2014;Lentingetal.,2015)，但二者免疫系統(tǒng)組成、蛋白同源性和介導(dǎo)的凝血功能差異較大，僅能為昆蟲hemocytin結(jié)構(gòu)解析和功能研究提供一定參考。

調(diào)控hemocytin合成的信號(hào)通路、合成和分泌過程需要被解析。Hemocytin作為一種凝集素，是否具有免疫識(shí)別功能，還是僅僅起到橋梁連接的作用。明確hemocytin介導(dǎo)凝血、結(jié)節(jié)和囊胞化的分子機(jī)理是昆蟲血淋巴免疫研究的重要補(bǔ)充。前人利用生物化學(xué)和分子生物學(xué)的手段鑒定了凝血、囊胞化過程中的重要因子，包括hemocytin以及其他蛋白，但蛋白之間的相互作用和調(diào)控方式缺乏深入的研究，其中hemocytin與血細(xì)胞的互作研究是空白，hemocytin如何介導(dǎo)血細(xì)胞之間的連接，至今未鑒定出相關(guān)的關(guān)鍵因子，本課題組已開展相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)hemocytin能與血細(xì)胞骨架組成蛋白互作，似乎對(duì)血細(xì)胞有支撐作用。

天然產(chǎn)物-靶標(biāo)模型是研發(fā)新型農(nóng)藥的最佳途徑，發(fā)現(xiàn)化合物在生物體內(nèi)的靶點(diǎn)，并從化合物-靶標(biāo)的互作模式出發(fā)，研發(fā)新作用方式、新骨架的新農(nóng)藥(Newman and Cragg,2012;Harveyetal.,2015)。昆蟲的免疫系統(tǒng)是一類潛在的殺蟲劑靶標(biāo)，與哺乳動(dòng)物的免疫系統(tǒng)不同，昆蟲主要依賴先天性免疫，其組成結(jié)構(gòu)與機(jī)理兩者相差遠(yuǎn)，關(guān)鍵蛋白同源相似性較小，基于免疫靶點(diǎn)設(shè)計(jì)的新藥作用機(jī)理新穎，選擇性好。本課題組前期發(fā)現(xiàn)蟲生真菌毒素綠僵菌素A靶向結(jié)合并抑制昆蟲hemocytin的功能，為hemocytin在害蟲防治領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的研究方向。例如hemocytin可作為一種新的RNAi防治害蟲的靶基因，為RNAi農(nóng)藥提供新基因與新研究方向；深入研究綠僵菌素A-hemocytin的互作模式，并基于此篩選出更多新穎的化合物，為新農(nóng)藥研發(fā)提供先導(dǎo)藥物。