昆虫Serpins在免疫调节中的作用

　　丝氨酸蛋白酶抑制剂（serine protease inhibitors，Serpins）是一类丝氨酸蛋白酶活性调节剂，属于一类超家族蛋白质，能够抑制丝氨酸蛋白酶（serine proteases，SPs）或半胱氨酸蛋白酶（cysteine proteases，CPs）的活性，广泛存在于动物、植物、真菌、原核生物和病毒等生物体中。

　　1、 Serpins 的结构、作用机制及生物学作用

　　1.1 Serpins 的结构与作用机制

　　Serpins 一般是由 350～500 个氨基酸残基折叠成一个保守的三维结构，蛋白分子量一般为 40～50 kD；由 8~9 个 a 螺旋、3 个 β 折叠（折叠 A、B、C）和 1 个约有 20 个氨基酸组成的活性中心环（reactiveeentreloop，RCL）构成。Serpins 对 蛋白酶的抑制反应是不可逆的，RCL 被靶蛋白酶识别后形成特异性复合物，近氨基端的氨基酸 Pl 与近羧基端的氨基酸Pl’受到活化的丝氨酸残基攻击 ，内部形成酞基酶介导的复合结构；随后 RCL 断裂，氨基末端插入 β 折叠 A 的中心部位形成了新的羧基尾 S4A，这种构象转变被称为紧张型（S）转化为松弛型（R），此时构成复合物的抑制剂和蛋白酶结构都发生改变，蛋白酶失去催化活性。

　　1.2 Serpins 的生物学作用

　　Serpins 是蛋白酶抑制剂中数量最多 、分布最广的一个超家族，它主要通过调控丝氨酸蛋白酶（SPs）和半胱氨酸蛋白酶（CPs）的活性来发挥作用。其生物学作用主要是参与凝血、纤维蛋白溶解、补体激活、免疫调节及炎症反应、组织重建和肿瘤抑制等过程。

　　2、 昆虫 Serpins 在免疫调节中的作用

　　昆虫先天性免疫反应过程需要多种丝氨酸 蛋 白 酶（SPs）的参与从而保证免疫信号的传递及扩大 ，而丝氨酸蛋白酶抑制剂（Serpins）在此过程中通过调控 SPs 的活性，使得免疫反应迅速剧烈地进行，并且把它限定到一定的程度与范围内，保护宿主自身免受伤害。目 前 ，对昆虫 Serpins 免疫作用的研究主要集中在果蝇和烟草天蛾上。

　　2.1 果蝇 Serpins 的免疫调节作用

　　果蝇基因组含有 29 个编码丝氨酸蛋白酶抑制剂的基因，研究表明 serpin27A、serpin43Ac 和 serpin28D 等参与果蝇先天免疫反应。其中，serpin27A 可以通过抑制前酚氧化酶原（prophenoloxidase，PPO） 活 化 酶 （pro -PO -activating enzyme，PPAE）调控昆虫的黑化反应；细胞外的 serpin43Ac 会调节丝氨酸蛋白酶活性，最终通过 Toll 途径表达抗菌肽，抵御外源微生物的侵染。serpin28D 在 果蝇受伤后被强烈诱导表达，在受伤位点调控黑化反应，参与细胞免疫反应。

　　2.2 烟草天蛾 Serpins 的免疫调节作用

　　在烟草天蛾中，Serpins 的研究主要集中于对黑化反应的影响。烟草天蛾 serpin-1 的一个反应位点变异体 serpin-1J，在血淋巴中通过抑制前酚氧化酶激酶 PAPs 来抑制前酚氧化酶原 PPO 的激活，阻断黑化反应的进程。在细菌刺激之后，烟草天蛾 serpin-2、serpin-3、serpin-4 和 serpin-5 的表达量均显著增加，其中 serpin-3 能有效地抑制酚氧化酶活性，间接调节昆虫的免疫防御反应；而 serpin-4 和 serpin-5是通过与血淋巴中丝氨酸蛋白酶形成非共价复合物，在局部发生黑化反应，从而抑制多酚氧化酶原的激活，发挥其免疫防御功能。

　　3、 结语

　　丝氨酸蛋白酶 SPs 及其抑制剂 Serpins 和抗菌肽一起参与昆虫的免疫反应，对昆虫 Serpins 免疫调节作用的研究有助于完善昆虫的先天性免疫，为深入认识和拓展理解 Serpins的作用有重要的科学意义。

　　4、 参考文献：
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