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自然界中果蝇以腐烂发酵的水果为食,非常容易遭到微生物的感染,果蝇自身进化出一套强大的防御机制用以抵抗各种病原体的入侵,从而保护自身的生长发育以及生殖。果蝇组蛋白H2A变体H2Av,具有哺乳动物组蛋白H2A变体H2AZ和H2AX的类似功能。H2Av810突变体纯合果蝇在三龄幼虫末期或者蛹早期死亡,说明组蛋白H2A变体H2Av对果蝇的发育是必需的,对于其中的机制研究有助于我们认识H2Av的基本功能。通过研究有如下的结果: 1.比较H2Av810突变体果蝇与w1118野生型果蝇RNAseq测序结果,得到了371个差异表达基因,在H2Av810突变体果蝇中表达上调的有241个基因和下调的130个基因。这些差异表达基因主要参与各种代谢过程、蛋白结合、应激反应、免疫应答、细胞分化,以及信号传递与细胞通讯等过程。 2.在纯合的H2Av810果蝇三龄幼虫或者蛹中会出现黑色肿瘤块,是由大量的血细胞聚集形成的,另外还检测到血细胞分化出大量的层状细胞,这在正常的野生型果蝇中是不存在的。表明H2Av可能通过调控血细胞增殖与分化来影响果蝇的细胞免疫。 3.无论是否有细菌的免疫刺激,H2Av810果蝇的抗菌肽表达明显高于野生型。用过表达H2Av的果蝇品系P{His2Av-mRFP1挽救H2Av810突变体果蝇,发现果蝇幼虫可以正常发育到成虫,并且抗菌肽表达水平恢复到与野生型果蝇相一致水平。除了Toll信号通路调控的Drosomycin,其余高表达的抗菌肽都是由Imd信号通路调控产生的。RNAseq结果中并没有发现Imd信号通路分子的变化,推测H2Av通过调控转录因子Relish的修饰而影响抗菌肽的表达水平。首先,发现了Relish可以被类泛素化修饰(sumoylation),其主要修饰位点为K823。在S2细胞中,H2Av干涉后能够降低Relish类泛素化修饰水平,这与干涉类泛素化E2结合酶Ubc9和E3连接酶Su(var)2-10是一致的。同时过表达H2Av与Su(var)2-10比这二者单独过表达更能够提高Relish类泛素化修饰的水平,表明H2Av与Su(var)2-10协同作用调控Relish的类泛素化修饰。而Relish发生类泛素化修饰后抑制其N端剪切及其与启动子的结合,从而抑制其转录活性,导致抗菌肽表达下调。由此可见,H2Av与Su(var)2-10协同作用通过类泛素化修饰Relish调控果蝇Imd信号通路的抗菌肽表达。 4.纯合H2Av810果蝇中抗菌肽Drosomycin表达上调,表明H2Av缺失后诱导Toll通路激活,但是Toll通路调控的Defensin表达水平没有发生变化。转录因子Dorsal也可以被类泛素化修饰,但是并不受H2Av的影响。在H2Av810果蝇的脂肪体中,没有任何菌的诱导下Dorsal可以入核,推测这是H2Av缺失后引起抗菌肽Drosomycin表达上调的原因。 综上所述,果蝇组蛋白变体H2Av可以调控细胞免疫和体液免疫,相关研究对认识哺乳动物的炎症反应具有一定的参考作用。