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

比較基因組分析表明，綠僵菌和白僵菌等昆蟲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—昆蟲互作在內(nèi)的微生物—動物互作的基因?qū)蚧プ鳈C制仍不明確或受質(zhì)疑。

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

該論文研究針對另一殺蟲毒力相關(guān)因子（命名為Fkp1）開展基因缺失、靶標(biāo)篩選驗證、異源表達及生化分析表明，Fkp1缺失顯著影響綠僵菌的殺蟲毒力，突變株抑制果蠅抗菌肽表達的能力顯著下降。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別蛋白酶Psh的關(guān)鍵因子，進一步分析表明Fkp1也能作用于Psh氮端的CtsK1切割位點，即作于CtsK1-Psh的互作界面而抑制果蠅蛋白酶識別的級聯(lián)通路。在果蠅中表達Fkp1可顯著抑制果蠅的半胱氨酸蛋白酶活性、抗菌肽表達及相應(yīng)的抗菌能力。

論文研究成果揭示了昆蟲病原真菌具有雙重抑制寄主免疫識別的致病機制，同時發(fā)現(xiàn)果蠅受體識別通路與蛋白酶級聯(lián)通路的功能互補性。研究成果也進一步豐富了真菌—昆蟲互作的基因?qū)蛐?yīng)機制。

中國科學(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，王成樹研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金委重點項目、創(chuàng)新群體及科技部國家重點研發(fā)等項目資助。

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胞壁識別及蛋白酶感知蛋白