昆虫蜕皮激素的细胞膜受体及膜信号转导途径研究

批准号:
31230067
项目类别:
重点项目
资助金额:
295.0 万元
负责人:
赵小凡
依托单位:
学科分类:
C0403.动物生理与行为
结题年份:
2017
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
董杜鹃、邵红莲、刘春燕、刘文、蔡美娟、王传旭、侯丽、宋茜、秦伟杰
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中文摘要
蜕皮激素是起始昆虫蜕皮与变态的关键激素。过去认为蜕皮激素具有脂溶性,是通过自由扩散进入细胞,与核受体EcR结合启动基因转录,即核受体途径。但蜕皮激素是否存在细胞膜受体及膜信号转导途径尚不清楚。我们前期研究表明蜕皮激素先要通过细胞质中的蛋白转运系统调控核受体EcR和热休克蛋白70入核、通过蛋白激酶PKC调控肌动蛋白结合蛋白calponin磷酸化并入核形成转录复合体,才能启动核受体途径的基因转录,说明蜕皮激素可能存在膜受体和膜信号途径。我们还检测到一个细胞膜受体参与蜕皮激素膜信号转导。在此基础上,我们拟进一步研究昆虫蜕皮激素的细胞膜受体及膜信号途径,包括:1)蜕皮激素细胞膜受体及功能;2)蜕皮激素细胞膜信号途径的成员及信号转导机理;3)蜕皮激素膜信号途径与核受体途径的关系;4)蜕皮激素膜信号途径的调控。通过该研究丰富和完善蜕皮激素信号转导途径及调控理论,为害虫控制提供靶标基因。
英文摘要
The holometabolous insects take place molting and metamorphosis during development. The molting hormone 20-hydroxyecdysone (20E) is the key hormone regulating molting and metamorphosis. It is known that 20E enters cells by free diffusion, and then binds with the nuclear receptor EcR of 20E for gene transcription (so called nuclear receptor pathway), because 20E is lipid soluble. However, it is not clear if 20E has plasma membrane receptor and the membrane signaling pathway. Our previous studies also showed that 20E has to transfer its nuclear receptor EcR and heat shock protein 70 into the nucleus by cytoplasma pathway for gene transcription. In addition, 20E through protein kinase C (PKC) phosphorylates actin binding protein calponin, and transfers calponin into nucleus to form transcription complex for gene transcription. These results suggest there is a plasma membrane receptor and the membrane pathway.We have already found a membrane receptor participating in 20E signaling. Therefore, we are going to study further: 1) the plasma membrane receptor of 20E and its function in 20E signal transduction; 2) the members in the 20E membrane pathway and the mechanism of the hormonal signaling; 3) the relationship of the membrane pathway and the nuclear receptor pathway; 4) the regulation of the 20E plasma membrane pathway. The goal of the study is demonstrating the 20E plasma membrane pathway, presenting new theory and new target genes for pest control.
按原定计划开展了研究工作,全面完成了项目设定的各项研究内容,实现了预期目标。获得的主要成果包括:1)鉴定到2种G蛋白偶联受体(GPCR)在细胞膜上传导蜕皮激素(20E)信号,引起细胞内钙离子快速内流,促进细胞凋亡和变态发育,证明了蜕皮激素的细胞膜受体是GPCR, 而不是受体型酪氨酸激酶(RTK);2)阐明了 G 蛋白αq(Gαq)、磷脂酶C伽马1(PLCG1)、蛋白激酶(PKA、PKC、CDK10、CaMKII)及钙离子通道ORAI1等是蜕皮激素膜信号途径的主要成员;3)阐明了蜕皮激素膜信号途径与核受体途径属于上下游的调控关系,蜕皮激素通过GPCR介导的细胞膜信号途径调控核受体途径,包括调控EcRB1/USP1复合体的磷酸化与乙酰化、转录复合体的形成及转录复合体与DNA应答元件的结合,进而调控基因转录,促进细胞凋亡,完成昆虫变态发育;4)阐明了保幼激素(JH)通过调控转录因子BrZ7磷酸化从而拮抗蜕皮激素功能;5)证明了胰岛素通过促进细胞增殖从而促进蜕皮激素合成,而高浓度的蜕皮激素拮抗胰岛素途径基因表达,促进细胞凋亡;20E通过上调磷脂酰肌醇三磷酸磷酸酶(PTEN)表达使转录因子(FoxO)入核发挥转录活性,从而对抗胰岛素活性,促进蛋白水解。在PNAS、Development、JBC、Endocrinology、Insect Biochemistry and molecular Biology等主流杂志发表了系列研究文章。培养了8名博士生,10名硕士生,多人获得国家奖学金。本项研究的意义在于阐明了GPCR介导的蜕皮激素的细胞膜信号途径及主要成员,为类固醇激素信号转导研究领域增加了新的理论知识。棉铃虫是是全球性的重要的农业害虫,我们所获得的激素调控棉铃虫发育的研究成果,不仅可以提供昆虫发育的新的理论,而且可以为控制害虫提供重要的靶标基因,为研制新型生长调节剂类农药提供理论依据。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Methoprene-tolerant 1 regulates gene transcription to maintain insect larval status
耐甲氧普林 1 调节基因转录以维持昆虫幼虫状态
DOI:10.1530/jme-14-0019
发表时间:2014
期刊:Journal of Molecular Endocrinology
影响因子:3.5
作者:Zhao Wen-Li;Liu Chun-Yan;Liu Wen;Wang Di;Wang Jin-Xing;Zhao Xiao-Fan
通讯作者:Zhao Xiao-Fan
Steroid hormone 20-hydroxyecdysone regulation of the very-high-density lipoprotein (VHDL) receptor phosphorylation for VHDL uptake
类固醇激素 20-羟基蜕皮酮调节极高密度脂蛋白 (VHDL) 受体磷酸化以促进 VHDL 摄取
DOI:10.1016/j.ibmb.2013.02.001
发表时间:2013
期刊:Insect Biochemistry and Molecular Biology
影响因子:3.8
作者:Dong Du-Juan;Liu Wen;Cai Mei-Juan;Wang Jin-Xing;Zhao Xiao-Fan
通讯作者:Zhao Xiao-Fan
The Steroid Hormone 20-Hydroxyecdysone Promotes the Cytoplasmic Localization of Yorkie to Suppress Cell Proliferation and Induce Apoptosis
类固醇激素20-羟基蜕皮酮促进约克夏细胞质定位,抑制细胞增殖并诱导细胞凋亡
DOI:10.1074/jbc.m116.719856
发表时间:2016-10-07
期刊:JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
影响因子:4.8
作者:Wang, Di;Li, Xiang-Ru;Zhao, Xiao-Fan
通讯作者:Zhao, Xiao-Fan
Multiplexed optical coding nanobeads and their application in single-molecule counting analysis for multiple gene expression analysis
多重光学编码纳米珠及其在多基因表达分析的单分子计数分析中的应用
DOI:10.1016/j.aca.2015.05.042
发表时间:2015
期刊:ANALYTICA CHIMICA ACTA
影响因子:6.2
作者:Li Lu;Shen Liping;Zhang Xiaoqian;Shui Lingling;Sui Benhui;Zhang Xiaoli;Zhao Xiaofan;Jin Wenrui
通讯作者:Jin Wenrui
beta-Arrestin1 interacts with G protein-coupled receptor to desensitize signaling of the steroid hormone 20-hydroxyecdysone in the lepidopteran insect Helicoverpa armigera
beta-Arrestin1 与 G 蛋白偶联受体相互作用,使鳞翅目昆虫棉铃虫中的类固醇激素 20-羟基蜕皮酮信号脱敏
DOI:10.1016/j.cellsig.2015.01.016
发表时间:2015
期刊:Cellular Signalling
影响因子:4.8
作者:Zhang Xiao-Qian;Li Xiang-Ru;Ren Jing;Li Yong-Bo;Cai Mei-Juan;Wang Jin-Xing;Zhao Xiao-Fan
通讯作者:Zhao Xiao-Fan
蜕皮激素调控昆虫变态期脑发育的分子机制
- 批准号:32330011
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:220万元
- 批准年份:2023
- 负责人:赵小凡
- 依托单位:
蜕皮激素调控昆虫变态发育中糖代谢的分子机制
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:赵小凡
- 依托单位:
G-蛋白偶联受体在蜕皮激素拮抗胰岛素并促进化蛹中的作用及分子机制
- 批准号:31730083
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:319.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:赵小凡
- 依托单位:
钙信号途径在昆虫变态发育中的功能及激素调控
- 批准号:31572328
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:赵小凡
- 依托单位:
昆虫血细胞在变态中的功能和作用机理
- 批准号:30970404
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:33.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:赵小凡
- 依托单位:
棉铃虫皮层溶离中蛋白酶的表达与调控
- 批准号:30670265
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:31.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:赵小凡
- 依托单位:
棉铃虫蜕皮级联反应功能基因表达研究
- 批准号:30330070
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:105.0万元
- 批准年份:2003
- 负责人:赵小凡
- 依托单位:
棉铃虫蜕皮调节转录因子基因克隆及表达载体构建
- 批准号:30080002
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:14.0万元
- 批准年份:2000
- 负责人:赵小凡
- 依托单位:
棉铃虫卵半胱氨酸蛋白酶基因克隆及功能表达研究
- 批准号:39870095
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:11.0万元
- 批准年份:1998
- 负责人:赵小凡
- 依托单位:
棉铃虫卵内蛋白酶基因克隆研究
- 批准号:39740024
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:4.0万元
- 批准年份:1997
- 负责人:赵小凡
- 依托单位:
国内基金
海外基金
