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昆虫依靠天然免疫系统来抵抗病原微生物的入侵。昆虫的天然免疫主要包括两个部分:细胞免疫(cellular immunity)和体液免疫（humoral immunity）。细胞免疫主要是指依赖血细胞的对外来异物的吞噬(phagocytosis)和包囊(encapsulation)等反应，而体液免疫则主要指存在于体液中的抗菌肽(anti-microbial peptides，AMPs)蛋白和由多酚氧化酶(prophenoloxidase，PPO)介导的免疫反应。 昆虫酚氧化酶原是一类3型铜结合蛋白，在其活性位点含有两个铜原子主要作用是氧化酚类物质。酚氧化酶原在天然免疫过程中发挥着重要的作用。已有的研究表明，当昆虫中酚氧化酶的活性较低时，其对病原菌入侵的抵抗力以及伤口的愈合都会受到不同程度的影响。最近烟草天蛾多酚氧化酶原的晶体结构被解析，这有利于研究昆虫多酚氧化酶原结构与激活关系。 在大多数昆虫中，酚氧化酶原含有两个二硫键，这两个二硫键主要存在于C末端。然而，Pimplahypochondriaca(一种寄生蜂)中多酚氧化酶原只含有一个二硫键。那么，二硫键的形成是否在一定程度上提高了酚氧化酶原的稳定性？二硫键的形成是否有利于提高酚氧化酶原的免疫活性？以果蝇的酚氧化酶原1(PPO1)作为模型，通过突变一个或者两个二硫键的方式来确定二硫键在昆虫免疫过程中发挥的重要作用。虽然野生型的酚氧化酶原1和二硫键缺失突变的PPO1都可以在原核和真核细胞中表达，并可以被激活且具有活性，但是，无论是一个二硫键突变还是两个二硫键同时突变，都会导致酚氧化酶活性的明显下降。二硫键突变同样影响了PPO的热稳定性。进一步的抑菌实验表明，和野生型相比，二硫键突变后其对于大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑菌活性明显下降。因此，二硫键的形成有利于提高酚氧化酶原的活性、稳定性和抗菌活性。 在鳞翅目昆虫家蚕（Bombyx mori）中，多酚氧化酶原激活酶(pro-phenoloxidase-activating enzyme，PPAE)可以直接切割并激活家蚕多酚氧化酶原形成有活性的酚氧化酶。然而，在烟草天蛾（Manduca sexta）中多酚氧化酶原的切割与激活比较复杂，除了需要一些丝氨酸蛋白酶(serine proteases)，还需要丝氨酸蛋白酶同类物(serine proteases homologous，SPH)的参与。利用重组果蝇多酚氧化酶原1(rPPO1)和商业化胰凝乳蛋白酶（α-chymotrypsin）来研究多酚氧化酶原体外激活机制，结果表明重组多酚氧化酶原会被低剂量的α-chymotrypsin从N-末端和C-末端分别切割，形成一个略大的多酚氧化酶原片段rPPO1(N1/C1)，这一个片段需要进一步的切割形成一个60kD小片段(rPO1(60-kD)），这个小片段具有酚氧化酶活性。rPO1(60-kD)可以直接氧化酚类物质，其活性不受温度、高盐和EDTA(Ethylene diamine tetraacetic acid)的影响。胰蛋白酶(trypsin)，另一种典型的丝氨酸蛋白酶，同样可以分别从N-末端和C-末端切割rPPO1，形成一个小片段rPPO1(N1/C1)，但不具有酚氧化酶活性。进一步通过体外重组表达的方法纯化得到一些直接具有酚氧化酶活性的蛋白片段，但是这些活性片段很容易被低剂量的α-chymotrypsin剪切。因此，rPPO1被α-chymotrypsin从3个不同的位点剪切形成有活性的酚氧化酶片段。通过上述研究加深了对多酚氧化酶结构与酶活性关系、激活机制两个方面的认识。 鳞翅目昆虫属于完全变态昆虫，其生活史与脊椎动物不同，包含几个变态发育时期。而家蚕与其他蝶类鳞翅目昆虫不同，家蚕进入成虫期后就不在进食并在产卵后很快死亡。除此之外，家蚕幼虫在进入吐丝期后中肠产生抗菌蛋白并且形态上发生剧烈变化。然而，关于这一现象的机理仍不清楚。以家蚕为模型，对食桑期和吐丝期家蚕中肠转录组进行分析。许多和代谢、消化、金属离子和小分子转运相关基因的转录水平在吐丝期下调，表明这些基因转录水平的下调可能导致了后期家蚕肠道正常消化吸收功能的异常。以荧光定量PCR和Western blot方法检测吐丝期家蚕免疫相关基因的转录和表达情况，结果表明许多和Imd通路相关基因的转录水平在吐丝期下调，然而和Toll通路相关基因转录水平却没有明显变化。与蝴蝶不同，蚕蛾的中肠只有单层细胞构成。进入吐丝期后家蚕中肠发育就已经开始异常。细胞分裂与凋亡的不平衡导致了进入吐丝期后家蚕中肠的变化。因此在吐丝期，家蚕的中肠细胞分裂与凋亡的不平衡导致了肠道的退化，而由Imd通路调控肠道抗菌肽的产生可以有效清除中肠肠道菌，保证发育的正常进行。