百人博士照亮信号通路研究

　　

生物通报道：中科院动物研究所农业虫鼠害综合治理研究国家重点实验室的研究人员的研究成果表明，进化信息照亮了果蝇Toll通路配体蛋白的功能表面，其相关成果发表在新近出版Cell Mol Life Sci杂志上。

领导这一研究的是朱顺义博士，中国科学院动物研究所研究员、博士生导师，入选2004年 "****"。主要从事动物毒液生物活性肽的进化和基因组学研究。在国内外核心期刊发表学术论文28篇。

去年其研究小组在国际著名刊物《微生物学趋势》（Trends in Microbiology）,《美国实验生物学学会联合会杂志》（The FASEB Journal），《细胞和分子生命科学》（Cellular and Molecular Life Sciences）以及《分子免疫学》(Molecular Immunology)上发表了一系列创新性成果。

Toll信号通路不仅控制果蝇背腹轴的发育，而且在成体果蝇抵抗真菌感染的过程中发挥重要作用。当果蝇受真菌攻击后，配体Spätzle被蛋白酶切割后形成二聚体活性形式，专一性结合到Toll受体，从而激发胞内信号传导级联放大过程并最终导致抗真菌肽Drosomycin的表达。利用进化信息指导的定点突变策略，动物天然免疫研究组研究人员成功解析了Spätzle蛋白的功能表面。

该项研究首先运用生物信息学方法发现和鉴定了20种模式昆虫的Spätzle基因，借助进化印迹分析确定了Spätzle蛋白的进化表位。后者由14个印迹残基组成，主要集中在Spätzle二聚体头部的色氨酸环区。运用进化指导的定点突变策略和报告基因系统，科研人员证实了一些印迹残基及其邻位氨基酸的突变能够显著降低Drosomycin启动子的活性，其中色氨酸环区的突变几乎完全阻断了报告基因的表达，表明该环区可能是Spätzle配体激活Toll受体的最关键功能区域。这一研究首次引入进化信息研究昆虫免疫信号通路重要组分的功能表面，加深了对Spätzle和Toll相互作用的分子机制的认识，为指导设计Spätzle模拟物竞争结合Toll受体提供了依据。

附：

朱顺义，博士 研究员，博士生导师
学科：生态学
电话：86-10-64807112
电子邮件： [e-mail]

研究方向：动物天然免疫的进化和功能基因组学研究　　

2001年4月毕业于武汉大学生物技术系,获理学博士学位。同年获鲁汶大学博士后研究基金资助到比利时鲁汶大学毒素学实验室从事博士后研究工作。2004年4月回国。现为中国科学院动物研究所研究员、博士生导师，入选2004年 "****"。

主要从事动物毒液生物活性肽的进化和基因组学研究。在国内外核心期刊发表学术论文28篇。目前的研究方向包括：１) 基于进化和功能基因组学的动物天然免疫研究，重点在面向严重危害人类健康的感染性疾病药物开发的基因发现和功能研究；2) 具有多个结构和功能域的免疫效应分子的结构，功能和进化研究；3)Toll信号通路中蛋白质－蛋白质相互作用的分子机制研究；4) 动物天然免疫的比较基因组学研究; 5) 动物毒腺组织免疫防御机制的研究; 6) Hsp90在动物天然免疫反应中的作用。

附：

Evolutionary and functional epitopes of the Spätzle protein: New insights into activation of the Toll receptor

Abstract
Spätzle, a dimeric ligand, binds to the Drosophila Toll receptor and activates the signal pathway functioning in both embryonic patterning and innate immunity. Here, we used the evolutionary trace approach based on phylogenetic information to predict the evolutionary epitope of Spätzle and found that it mainly clusters in several adjacent loops of Spätzle far from the cystine-knot structural domain. We designed six mutants of Spätzle based on the evolutionary epitope and transfected them into a stable cell line expressing the luciferase reporter gene under the control of the drosomycin promoter. Luciferase assays showed that these mutants cannot significantly activate the drosomycin promoter, suggesting the involvement of these sites in binding of Spätzle to the Toll receptor. These data highlight the importance of the Trp-loop of the mushroom-shaped Spätzle dimer in Toll receptor activation and demonstrate that evolution-guided site-specific mutagenesis represents a useful and promising strategy for understanding the ligand-receptor interaction.