農(nóng)學(xué)院陳學(xué)新教授團(tuán)隊(duì)揭示寄生蜂共生病毒雙向調(diào)節(jié)寄主免疫的新機(jī)制
寄生蜂是一類特殊的、幼蟲營(yíng)寄生生活的膜翅目昆蟲，在生態(tài)系統(tǒng)中廣泛存在，是害蟲的重要寄生性天敵昆蟲。容性內(nèi)寄生蜂幼蟲在寄主體內(nèi)發(fā)育，在與寄主互作博弈的過程中，寄生蜂進(jìn)化出多種調(diào)控機(jī)制，其中包括利用其多種寄生因子抑制寄主的免疫反應(yīng)。例如，寄生蜂能抑制寄主血細(xì)胞免疫引發(fā)的包囊反應(yīng)，從而形成有利于寄生蜂后代發(fā)育的生活環(huán)境。多分DNA病毒（polydnavirus，PDV）是繭蜂科和姬蜂科寄生蜂特有的共生病毒（分別為繭蜂病毒Bracovirus和姬蜂病毒Ichnovirus），參與調(diào)控寄主免疫反應(yīng)，但其許多編碼蛋白基因的功能在很大程度上仍然未知。值得關(guān)注的是，當(dāng)寄主遭遇致病菌感染時(shí)，寄生蜂還可以增強(qiáng)被寄生后寄主的抗菌能力，改善其免疫力低下的困境。這些免疫調(diào)控的適應(yīng)性策略保證了寄生蜂后代的生存，但其潛在機(jī)制尚不清楚。
2022年5月18日，浙江大學(xué)陳學(xué)新教授、黃健華研究員團(tuán)隊(duì)在國(guó)際免疫學(xué)權(quán)威刊物Frontiers in Immunology上發(fā)表題為“The dual functions of a bracovirus C-type lectin in caterpillar immune response manipulation”的研究論文，揭示了寄生蜂利用共生病毒CvBV編碼蛋白雙向調(diào)節(jié)寄主免疫的新機(jī)制。
本研究發(fā)現(xiàn)菜蛾盤絨繭蜂Cotesia vestalis的寄生顯著降低寄主小菜蛾Plutella xylostella血細(xì)胞數(shù)量，抑制寄主的包囊反應(yīng)。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，菜蛾盤絨繭蜂病毒C. vestalis bracovirus （CvBV）中存在一個(gè)C型凝集素（C-type lectin）CvBV_28-1基因，寄生早期在寄主血細(xì)胞中高表達(dá)，并參與抑制寄主血細(xì)胞的增殖，進(jìn)而導(dǎo)致被寄生寄主幼蟲的循環(huán)血細(xì)胞顯著減少，抑制片層細(xì)胞對(duì)蜂卵的黏附作用，阻止包囊反應(yīng)的發(fā)生（圖1）。
圖1. CvBV_28-1抑制寄主血細(xì)胞增殖，顯著降低寄主血細(xì)胞數(shù)量
同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)CvBV_28-1依賴Ca2+產(chǎn)生凝集反應(yīng)，對(duì)革蘭氏陽性菌具有經(jīng)典的細(xì)菌清除功能，能增強(qiáng)寄主被寄生后在受到細(xì)菌侵染時(shí)的免疫能力，從而提高寄生蜂幼蜂在寄主體內(nèi)的存活率（圖2）。
圖2. CvBV_28-1對(duì)革蘭氏陽性菌產(chǎn)生依賴于Ca2+的凝集反應(yīng)，顯著提高寄主的存活率。
綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)繭蜂病毒CvBV來源的C型凝集素基因CvBV_28-1，一方面參與抑制寄主血細(xì)胞的增殖，從而抑制寄主的細(xì)胞免疫；另一方面，又具有依賴于Ca2+的凝集活性和抗菌能力，提高寄主被寄生后的抗病原菌感染能力。研究結(jié)果揭示了一個(gè)PDV基因具有平衡寄主免疫的雙重功能，為進(jìn)一步理解PDV基因的多重效應(yīng)提供了很好的佐證，提出了寄生蜂適應(yīng)性調(diào)控寄主免疫的全新策略。
本論文第一作者為浙江大學(xué)博士研究生吳肖彤，通訊作者為陳學(xué)新教授、黃健華研究員。該項(xiàng)目得到了嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)項(xiàng)目（NT2021003）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2019YFD0300104）、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（31630060）、優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31622048）、面上項(xiàng)目（32172467和31672079）等經(jīng)費(fèi)的聯(lián)合支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.877027
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