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。
