近日，我院冯从经教授课题组在免疫学著名期刊Frontiers in Immunology (中科院二区Top期刊， IF=7.561)上发表题为Nitric Oxide-Induced Calcineurin A Mediates Antimicrobial Peptide Production Through the IMD Pathway的研究论文。

人类和其他脊椎动物免疫系统由天然免疫和获得性免疫组成，获得性免疫可以通过免疫记忆T细胞记录第一次入侵的病原微生物，当该病原再次入侵时能够快速做出强化的免疫应答，快速清除体内病原微生物。但无脊椎动物昆虫仅有天然免疫，因此高效快速的免疫应答对于昆虫的生存至关重要。玉米是我国重要的粮食作物，亚洲玉米螟是常年发生性重大害虫，一般可造成玉米减产10%-30%。球孢白僵菌和苏云金芽孢杆菌等昆虫病原微生物已应用于亚洲玉米螟的生物防治。昆虫的免疫系统可识别这些微生物，进而激活自身天然免疫反应，抵御致病微生物的感染。因此，害虫自身的免疫反应影响着生物防治的效果。

图1 抑制 CanA 和NOS 可致细菌侵染后亚洲玉米螟幼虫存活率下降

活性氧（reactive oxygen species, ROS）反应和抗菌肽（antimicrobial peptides, AMPs）反应是昆虫天然免疫系统中的重要防线。一氧化氮（nitric oxide, NO）是一种早期的ROS反应关键分子，而合成AMPs 是晚期的免疫反应。但过度的免疫则会造成机体氧化损伤和不必要的能量消耗。因此，昆虫的这两种免疫反应间可能存在着一种潜在的分子通讯机制，以保证昆虫高效快速地产生免疫应答。该研究以重要的粮食作物害虫亚洲玉米螟为模型，研究昆虫ROS 关键分子NO 调控AMPs 合成的分子机理。发现抑制一氧化氮合成酶 (NOS)或钙调磷酸酶A (CanA) 活性可显著降低细菌感染后幼虫的存活率。细菌感染和外源NO供体可上调虫体内NOS的表达、增加NO浓度和AMPs的合成。利用果蝇S2细胞进一步验证发现细菌感染可引发NOS上调表达， CanA可接收NO信号进而通过IMD信号通路激活抗菌肽的表达。而RNAi阻断NOS、CanA或IMD途径关键基因的表达或抑制剂减弱NOS或CanA活性可显著减弱抗菌肽的表达。这些结果表明活性氧分子NO诱导的钙调磷酸酶A可通过IMD信号途径调控抗菌肽的合成，揭示了活性氧分子NO参与调控昆虫抗菌肽合成的分子机理。

图2 NO调控昆虫抗菌肽表达的工作模型

冯从经教授课题组长期开展昆虫天然免疫领域的研究，该研究为开发针对害虫免疫系统的新型药物、拓展生物防治新途径提供理论基础和技术支撑，具有重要的科学意义和广阔的应用前景。我院青年教师陈康康为该论文第一作者，冯从经教授和西北农林科技大学吕志强教授为共同通讯作者，我校生物科技学院韦有恒教授和美国Oklahoma State University蒋浩波教授共同指导了该研究，研究生王鑫妍、韦湘怡和陈嘉倩参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学青年基金、中国博士后基金及扬州市绿扬金凤计划的资助。

论文链接：https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.905419