Molecular regulation of Insulin signaling in nutrient stress response in Drosophila.

果蝇营养应激反应中胰岛素信号的分子调节。

基本信息

  • 批准号:
    2115690
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 67.34万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-10-01 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Organ growth is one of the most fundamental biological processes during metazoan development and is tightly regulated by multiple mechanisms. A key factor that determines adult size in the fruit fly Drosophila is nutrient availability during the larval growth phase. Reduced nutrition decreases larval growth, and eventually the final size of an adult fly. This research project aims to understand how animals adjust their growth rate in response to nutrient availability. It will provide new insights into the molecular mechanisms underlying nutrient stress response during animal development. In addition, this project will provide a platform for broadening participation of students under-represented in STEM fields at multiple levels. The results of this research will be integrated into workshops, seminars, and courses for undergraduate and graduate students, which will inspire prospective students to pursue education and careers in biological research.The insulin signaling pathway plays critical roles in controlling cell growth, proliferation and metabolism in response to intracellular and extracellular stimuli. In Drosophila, PTEN mutant cells showed a strong growth advantage under nutrient starvation conditions. Strikingly, while the increase of PTEN mutant eye size was mainly caused by enlarged cell size under nutrient rich conditions, the overgrowth of the PTEN mutant eye under nutrient starvation conditions was largely due to massively increased cell number. How reduced nutrition primarily affects the proliferation potential of PTEN mutant cells remains unclear. Drosophila Headcase (Hdc) is a nutrient stress specific growth regulator that regulates cell cycle progression. Hdc genetically interacts with multiple insulin signaling pathway components. In addition, Hdc protein is phosphorylated by Akt, a key protein kinase of the insulin signaling pathway. The central hypothesis of this project is that Hdc functions as a novel downstream regulator of the insulin signaling pathway and mediates PTEN regulated nutrient stress response. This hypothesis will be tested by three specific aims: (1) define the upstream signal that links nutritional status to Hdc growth inhibition function, (2) investigate the molecular regulation of Hdc by Akt induced phosphorylation, and (3) determine the role of Hdc in PTEN mediated nutrient stress response. The proposed research is expected to reveal novel molecular architecture of the insulin signaling pathway in nutrient stress response. This project will provide a platform for broadening participation of students that are under-represented in STEM fields.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
器官生长是后生动物发育过程中最基本的生物学过程之一,受多种机制的密切调控。决定果蝇成虫大小的一个关键因素是幼虫生长阶段的营养供应。营养减少会降低幼虫的生长,并最终降低成年苍蝇的最终大小。该研究项目旨在了解动物如何调整其生长速度以应对营养供应。这将为动物发育过程中营养应激反应的分子机制提供新的见解。此外,该项目将提供一个平台,扩大在STEM领域代表性不足的学生在多个层面的参与。本研究的成果将被整合到本科生和研究生的研讨会,研讨会和课程中,这将激励未来的学生在生物学研究领域继续深造和职业生涯。胰岛素信号通路在控制细胞生长,增殖和代谢中起着关键作用,以响应细胞内外的刺激。在果蝇中,PTEN突变体细胞在营养饥饿条件下表现出强大的生长优势。引人注目的是,虽然PTEN突变体眼大小的增加主要是由营养丰富条件下细胞大小的增大引起的,但在营养饥饿条件下PTEN突变体眼的过度生长主要是由于细胞数量的大量增加。营养减少如何主要影响PTEN突变细胞的增殖潜力仍不清楚。Drosophila Headcase(Hdc)是一种营养胁迫特异性生长调节剂,调节细胞周期进程。Hdc基因与多种胰岛素信号通路组分相互作用。此外,Hdc蛋白被Akt磷酸化,Akt是胰岛素信号通路的关键蛋白激酶。该项目的中心假设是Hdc作为胰岛素信号传导途径的新型下游调节剂发挥作用,并介导PTEN调节的营养应激反应。这一假设将通过三个具体目标进行检验:(1)定义将营养状态与Hdc生长抑制功能联系起来的上游信号,(2)研究Akt诱导的磷酸化对Hdc的分子调节,以及(3)确定Hdc在PTEN介导的营养应激反应中的作用。这项研究有望揭示营养应激反应中胰岛素信号通路的新分子结构。该项目将提供一个平台,扩大学生的参与,在STEM领域的代表性不足。这个奖项反映了NSF的法定使命,并已被认为是值得通过评估使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准的支持。

项目成果

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