2025年1月16日，PNAS期刊在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心王成樹(shù)研究組完成題為“Fungal evasion of Drosophila immunity involves blocking the cathepsin-mediated cleavage maturation of the danger-sensing protease”的研究論文，揭示了昆蟲(chóng)病原真菌分泌毒力因子抑制果蠅蛋白酶級(jí)聯(lián)通路介導(dǎo)的免疫識(shí)別途徑、促進(jìn)真菌感染的致病機(jī)理。

比較基因組分析表明，綠僵菌和白僵菌等昆蟲(chóng)病原真菌基因組編碼有數(shù)量不等、類似于植物病原菌的潛在效應(yīng)蛋白，但包括真菌—昆蟲(chóng)互作在內(nèi)的微生物—?jiǎng)游锘プ鞯幕驅(qū)蚧プ鳈C(jī)制仍不明確或受質(zhì)疑。

以果蠅等為對(duì)象的昆蟲(chóng)抗真菌免疫機(jī)理研究揭示了昆蟲(chóng)中存在針對(duì)于病原菌細(xì)胞壁成分的受體蛋白識(shí)別通路和感知病原真菌分泌的絲氨酸蛋白酶的雙重識(shí)別機(jī)制。王成樹(shù)研究組前期通過(guò)大量基因敲除及昆蟲(chóng)生物測(cè)定，篩選獲得綠僵菌殺蟲(chóng)毒力相關(guān)的潛在效應(yīng)子，揭示了綠僵菌Tge1具有結(jié)合果蠅Toll免疫信號(hào)通路上游的病原識(shí)別蛋白GNBP3和GL3活性，從而抑制寄主免疫識(shí)別的作用機(jī)制（Cell Reports，2024）。

該論文研究針對(duì)另一殺蟲(chóng)毒力相關(guān)因子（命名為Fkp1）開(kāi)展基因缺失、靶標(biāo)篩選驗(yàn)證、異源表達(dá)及生化分析表明，Fkp1缺失顯著影響綠僵菌的殺蟲(chóng)毒力，突變株抑制果蠅抗菌肽表達(dá)的能力顯著下降。深入研究發(fā)現(xiàn)，Fkp1能夠結(jié)合果蠅的半胱氨酸蛋白CtsK1，該蛋白酶是活化病原識(shí)別蛋白酶Psh的關(guān)鍵因子，進(jìn)一步分析表明Fkp1也能作用于Psh氮端的CtsK1切割位點(diǎn)，即作于CtsK1-Psh的互作界面而抑制果蠅蛋白酶識(shí)別的級(jí)聯(lián)通路。在果蠅中表達(dá)Fkp1可顯著抑制果蠅的半胱氨酸蛋白酶活性、抗菌肽表達(dá)及相應(yīng)的抗菌能力。

論文研究成果揭示了昆蟲(chóng)病原真菌具有雙重抑制寄主免疫識(shí)別的致病機(jī)制，同時(shí)發(fā)現(xiàn)果蠅受體識(shí)別通路與蛋白酶級(jí)聯(lián)通路的功能互補(bǔ)性。研究成果也進(jìn)一步豐富了真菌—昆蟲(chóng)互作的基因?qū)蛐?yīng)機(jī)制。

中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心唐桂容副研究員（現(xiàn)于上海農(nóng)科院食用菌所工作）為論文第一作者；研究組宋雙秀博士、尚俊梅博士、羅玉娟、李士琴、韋東翔等研究生參加了研究工作，王成樹(shù)研究員為通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)項(xiàng)目、創(chuàng)新群體及科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)等項(xiàng)目資助。

原文鏈接：www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2419343122

綠僵菌分泌不同效應(yīng)蛋白分別抑制果蠅的細(xì)胞壁識(shí)別及蛋白酶感知蛋白