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保幼激素和蜕皮激素协同调控昆虫变态发育的分子机制

保幼激素和蜕皮激素协同调控昆虫变态发育的分子机制
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  • 批准号:31125025
  • 批准年度: 2011年
  • 学科分类:昆虫基因与功能(C040604) |
  • 项目负责人:李胜
  • 负责人职称:教授
  • 依托单位:中国科学院上海生命科学研究院
  • 资助金额:200万元
  • 项目类别:国家杰出青年科学基金
  • 研究期限:2012年01月01日 至 2015年12月31日
  • 中文关键词: 保幼激素;蜕皮激素;昆虫;变态;发育
  • 英文关键词:juvenile hormone;molting hormone;metamorphosis;Drosophila melanogaster;Bombyx mori

项目摘要

中文摘要

昆虫蜕皮激素20E主导蜕皮和变态,保幼激素JH在蜕皮时拮抗20E信号。申请者长期研究昆虫变态发育的激素调控。回国后作为通讯作者已发表SCI论文13篇(Development2篇、Cell Research2篇),取得的主要成果有:在果蝇中发现JH抑制MET/GCE转录活性,从而阻遏20E诱导的程序化细胞死亡PCD;阐明Met/gce双突变导致JH信号传导中断,JH不再拮抗20E信号和诱导Kr-h1表达;遗传和生化筛选揭示TANGO/CYCLE和p160与MET/GCE互作,参与JH信号传导;确证20E诱导E93和MMP分别促进脂肪体PCD和细胞解离。在家蚕中建立了系统RNAi方法和GAL4/UAS转基因体系;发现MET结合20E-EcR-USP-EcRE以招募p300而转录激活20E信号传导,证明MET偶联JH-20E互作。将深入系统地研究JH和20E协同调控果蝇和家蚕变态发育的分子机制。

结题摘要

昆虫蜕皮激素20E主导蜕皮和变态,保幼激素JH在蜕皮时拮抗20E信号。研究期间取得的主要研究结果:(1)阐析了JH和20E协同调控昆虫变态发育的分子机制,发现USP作为EcR的分子伴侣,其转录活性受磷酸化和SUMO化的精细调控,也发现Kr-h1是JH初级反应基因,鉴定了Kr-h1启动子区域中E-box样结构的JH反应元件。阐明Hsp83及其复合体协助JH受体MET/GCE结合JH和进入细胞核,与JH反应元件结合,从而诱导Kr-h1表达。果蝇中,MF以两种形式发挥JH功能:一方面直接与JH受体MET/GCE结合诱导Kr-h1表达,另一方面在周边组织中转化为JHB3等活性更高的JH形式。(2)以脂肪体器官重建和丝腺生长为模型,揭示了昆虫变态发育的分子调控网络。在家蚕中研究发现20E既通过抑制TORC1活性而启动细胞自噬,又上调Atg基因的表达而诱导细胞自噬的“水库-闸门/水流-下游”模型。在果蝇脂肪体幼虫-蛹变态过程中,20E诱导的细胞自噬和细胞凋亡相互制衡:抑制自噬则凋亡加强,抑制凋亡则自噬加强。20E初级反应基因E93是协同调控脂肪体重建过程中20E诱导的细胞自噬和细胞凋亡的关键分子。E93结合20E反应基因的GAGA区域并诱导其表达,放大20E信号,从而在化蛹时诱导细胞自噬和细胞凋亡的发生。受JH抑制和20E诱导表达的基质金属蛋白酶Mmp1和Mmp2协同促进脂肪体解离:Mmp1主要降解Cadherin介导的细胞-细胞连接,而Mmp2主要降解基膜及细胞-基膜连接。通过蛋白组学比较研究发现Ras1通过Raf-MAPK和PI3K-TOC1途径诱导BCPI编码基因的表达,进而抑制组织蛋白酶促进的后部丝腺解离。通过转录组学分析比较野生型和Ras1CA超表达家蚕的后部丝腺,发现Ras1还可以在转录水平上促进Raf-MAPK或PI3K-TORC1信号途径大部分基因的表达,从而转录激活Ras1下游信号。

评估说明

    国家自然科学基金项目“保幼激素和蜕皮激素协同调控昆虫变态发育的分子机制”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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