家蚕ISG同源基因的系统鉴定及BmNFIL3通过调控BmRelish转录抑制BmNPV增殖的机制研究

本研究针对昆虫缺乏类似脊椎动物干扰素抗病毒通路的认知瓶颈，通过生物信息学筛选和功能验证，首次系统鉴定了家蚕中135个干扰素刺激基因（ISG）同源基因，并揭示转录因子BmNFIL3通过调控NF-κB家族成员BmRelish的转录抑制家蚕核型多角体病毒（BmNPV）增殖的新机制，为无脊椎动物抗病毒免疫研究提供了全新视角。

　　

长期以来，昆虫被认为缺乏类似脊椎动物干扰素系统的功能性抗病毒通路。这一认知源于无脊椎动物基因组中未发现干扰素（IFN）及其受体的同源基因。然而，随着研究的深入，科学家们在太平洋牡蛎中发现类干扰素蛋白，在果蝇等节肢动物中鉴定出具有类似干扰素功能的分泌因子Vago，暗示无脊椎动物可能拥有功能相似的原始抗病毒系统。更引人注目的是，近年来在无脊椎动物中陆续发现的干扰素刺激基因（ISG）同源基因，如抗病毒蛋白Mx、Viperin和PKR等，进一步挑战了传统认知。

家蚕作为鳞翅目模式生物，其与BmNPV的互作是研究无脊椎动物抗病毒机制的理想模型。华南农业大学的研究团队在前期工作中已鉴定出首个昆虫ISG同源基因BmCH25H，证实其通过催化胆固醇羟基化抑制BmNPV复制。这一发现引发关键科学问题：家蚕基因组中是否存在更多ISG同源基因？它们如何参与抗病毒防御？

为解答这些问题，研究人员采用生物信息学方法系统筛选家蚕ISG同源基因，并通过分子生物学实验验证其功能。研究鉴定出135个家蚕ISG同源基因，包括经典抗病毒基因如BmCH25H、Bmdnm1l（Mx同源物）等。聚焦免疫转录因子核因子白细胞介素3调节因子（NFIL3）的同源基因BmNFIL3，发现其可显著抑制BmNPV增殖。机制研究表明，BmNFIL3通过调控NF-κB家族转录因子BmRelish的转录活性发挥抗病毒作用，且这种效应完全依赖BmRelish的存在。该成果发表于《Insect Biochemistry and Molecular Biology》。

关键技术包括：家蚕ISG同源基因的生物信息学筛选（基于序列比对和保守域分析）、BmNPV-eGFP报告系统检测病毒增殖、基因敲除和过表达实验、双荧光素酶报告系统分析转录调控。

重要发现：

1. 家蚕ISG同源基因的系统鉴定：通过同源序列比对和保守域分析，首次在无脊椎动物中鉴定出135个ISG同源基因，涵盖多个已知抗病毒基因家族。

2. BmNFIL3的抗病毒功能验证：实验证实BmNFIL3可抑制BmNPV复制，过表达使病毒滴度降低80%，而敲除后病毒增殖增强2.5倍。

3. BmNFIL3-BmRelish调控轴：发现BmNFIL3通过正调控BmRelish转录发挥抗病毒作用。BmNPV感染后，BmRelish的诱导表达依赖BmNFIL3，且BmNFIL3的抗病毒效应在BmRelish敲除细胞中完全消失。

讨论与意义：
该研究首次系统揭示无脊椎动物ISG同源基因库，突破性地发现NFIL3在昆虫中的抗病毒功能。BmNFIL3-BmRelish调控轴的阐明，为理解昆虫先天免疫提供了新范式：尽管缺乏经典干扰素系统，昆虫可能通过保守转录因子（如NFIL3）调控免疫效应分子（如Relish）实现类似功能。这一发现不仅拓展了对无脊椎动物抗病毒机制的认知，也为开发新型害虫生物防治策略（如基于NFIL3的转基因抗病毒家蚕品系）提供了理论依据。研究同时提示，脊椎动物与无脊椎动物的抗病毒免疫可能共享更深的进化保守性，为比较免疫学研究开辟了新方向。