激素和胰岛素信号调控家蚕幼虫丝腺细胞核内有丝分裂的机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31572466
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1709.养蚕学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Silkworm is an important economic insect, and the main economic value of silkworm is the silk production. The basis of silk protein synthesis is endomitosis of silk gland cells in silkworm. Because the mechanism of endomitosis in silk gland cells is unclear, the high yield breeding process of silkworm were hampered. In preliminary studies we found that the endomitotic DNA synthesis of silk gland cells was increased during the vigorous feeding phase and gradually inhibited in the next molting phase, suggested nutrition and hormones may be related to the regulation of endomitosis in silk gland cells. We will use BrdU labeled technology and in vitro culture technology to identify the regulation of nutrition and hormones on endomitosis in silk gland cells; we will use western blot method to clarify the regulation of insulin signal pathway in the silk gland; Using the iTraq technology, we will screen the difference protein in the silk glands that the silk gland cells DNA replication level is different, which verify whether there are changes of major genes of insulin signal pathway in the development and screen the key genes of regulation of endomitosis in silk gland cells; using transgenic technology, we will overexpress and interfere with the key gene and elucidate the molecular mechanism of it. This project may identify whether endomitosis in silk gland cells is regulated by nutrition and hormones; and lay the foundation for the further investigation of the mechanism underlying efficient endomitosis in silk gland cells and for cultivation of high yield varieties of silkworm.
家蚕是重要的经济昆虫,它的主要的经济价值是产丝。家蚕丝蛋白合成的基础是幼虫丝腺细胞高效核内有丝分裂,由于其机制尚不清楚,阻碍了高产丝家蚕新品种的培育进程。在前期研究中发现丝腺细胞DNA复制在幼虫蜕皮期被抑制,在蜕皮间期被大量激发,暗示丝腺细胞核内有丝分裂可能与营养和激素有关。本项目拟采用BrdU标记和离体培养技术,鉴定营养和激素是否调控丝腺细胞核内有丝分裂;通过免疫印迹,阐明胰岛素信号在丝腺组织中参与调控的路径;采用定量蛋白组学iTRaq技术,鉴定丝腺细胞DNA复制程度不同时期丝腺组织的差异蛋白,分析筛选调控丝腺细胞核内有丝分裂的关键基因;通过转基因技术,在丝腺中特异过表达或干涉关键基因,阐明该基因调控丝腺细胞核内有丝分裂的分子机制。通过本项目研究,可明确营养、激素和胰岛素信号是否调控家蚕丝腺细胞核内有丝分裂,可为解析家蚕丝腺细胞高效核内有丝分裂调控机制、加快高产丝家蚕新品种培育奠定基础。

结项摘要

家蚕是重要的泌丝经济昆虫,丝腺是泌丝器官,丝腺细胞高效的核内有丝分裂是家蚕丝蛋白生物合成的前提,解析丝腺细胞高效核内有丝分裂的机制可为家蚕高产丝新品种培育提供依据,具有极大的理论意义和应用价值。本项目围绕“激素和胰岛素信号调控家蚕幼虫丝腺细胞核内有丝分裂的机制研究”这一科学问题,将家蚕丝腺组织作为研究对象,取得了突破性的实验进展。主要包括:明确了家蚕在生长发育过程中幼虫丝腺细胞DNA复制情况,表明在家蚕幼虫期丝腺细胞DNA复制呈波动趋势,在刚蜕皮起蚕时DNA复制有自激发现象,之后DNA复制的激发不断增强,到盛食期达到最高,之后随着眠期的临近DNA复制程度逐渐减少,到家蚕幼虫眠期DNA复制程度达到最低,到五龄三天时丝腺细胞DNA复制大量被激发,而且在五龄时丝腺细胞DNA含量明显增多且细胞体积显著增大;说明了营养对丝腺细胞DNA复制至关重要;阐明了胰岛素能够激发丝腺细胞的DNA复制,蜕皮激素抑制丝腺细胞的DNA复制,而保幼激素对丝腺细胞的DNA复制没有显著影响;揭示了胰岛素信号通路参与调控丝腺细胞核内有丝分裂的路径,PI3K信号通路,TOR信号通路和ERK信号通路都参与了家蚕幼虫丝腺细胞DNA复制的调控;解析了胰岛素和蜕皮激素调控细胞周期的作用机制,胰岛素使得细胞周期短暂阻滞到G0/G1期并且能够促进DNA的复制,而蜕皮激素使得细胞周期阻滞到G2/M期,并且抑制DNA的复制;筛选出调控家蚕丝腺细胞核内有丝分裂的关键基因BmFoxO并进行了克隆鉴定及功能解析,过表达BmFoxO使得细胞周期阻滞到G0/G1期,并且抑制DNA复制,敲除BmFoxO使得细胞周期阻滞到G2/M期,并且促进DNA复制;解析BmFoxO调控细胞周期的分子机制,过表达BmFoxOCA能够诱导内源BmCyclinB的入核,并且过表达BmFoxOCA能够显著上调BmCyclinB的转录水平和蛋白水平。揭示了BmFoxO的共同调控因子BmCyclinB、BmCDK1、BmCDK10;以上研究结果不仅侧面验证了蜕皮激素、饥饿和胰岛素信号通路对家蚕丝腺细胞核内DNA复制的调控,也为进一步研究丝腺细胞高效核内有丝分裂调控机制奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
CRISPR/Cas9-mediated disruption of the immediate early-0 and 2 as a therapeutic approach to Bombyx mori nucleopolyhedrovirus in transgenic silkworm
CRISPR/Cas9介导的立即早期0和2破坏作为转基因家蚕核多角体病毒的治疗方法
  • DOI:
    10.1111/imb.12529
  • 发表时间:
    2019-02-01
  • 期刊:
    INSECT MOLECULAR BIOLOGY
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Dong, Z.;Hu, Z.;Pan, M.
  • 通讯作者:
    Pan, M.
Advances in apoptosis-related genes in the silkworm, Bombyx mori
  • DOI:
    10.16380/j.kcxb.2017.04.013
  • 发表时间:
    2017-04-01
  • 期刊:
    Acta Entomologica Sinica
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Bao Xi-Yan;Chen Peng;Lu Cheng
  • 通讯作者:
    Lu Cheng
Transgenic RNAi of BmREEPa in silkworms can enhance the resistance of silkworm to Bombyxmori Nucleopolyhedrovirus
家蚕BmREEPa转基因RNA干扰可增强家蚕对家蚕核多角体病毒的抗性
  • DOI:
    10.1016/j.bbrc.2017.01.017
  • 发表时间:
    2017-02-05
  • 期刊:
    BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Dong, Xiao-long;Liu, Tai-hang;Lu, Cheng
  • 通讯作者:
    Lu, Cheng
Excision of Nucleopolyhedrovirus Form Transgenic Silkworm Using the CRISPR/Cas9 System.
使用 CRISPR/Cas9 系统切除转基因蚕中的核多角体病毒
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2018.00209
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Frontiers in microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Dong Z;Dong F;Yu X;Huang L;Jiang Y;Hu Z;Chen P;Lu C;Pan M
  • 通讯作者:
    Pan M
Establishment of a baculovirus-inducible CRISPR/Cas9 system for antiviral research in transgenic silkworms
杆状病毒诱导的CRISPR/Cas9系统的建立用于转基因蚕抗病毒研究
  • DOI:
    10.1007/s00253-018-9295-8
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Dong, Zhanqi;Huang, Liang;Pan, Min-Hui
  • 通讯作者:
    Pan, Min-Hui

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其他文献

一株从原蚕分离的微孢子虫的生物学特性及其系统发育分析
  • DOI:
    10.3969/j.issn.2095-1191.2020.01.002
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    潘志新
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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家蚕1种白卵油蚕突变的遗传分析
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  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    鲁成
广西昆虫微孢子虫资源调查及其特性分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    南方农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄旭华;汤庆坤;罗梅兰;黄深惠;蒋师东;夏青;黄景摊;李安华;鲁成;陈小青;毛洪斌;潘志新
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余习德;邓丽仪;鲁成;高定国
  • 通讯作者:
    高定国

其他文献

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鲁成的其他基金

BmZFP67基因在家蚕丝腺细胞有丝分裂-核内有丝分裂转换过程中的功能研究
  • 批准号:
    31872428
  • 批准年份:
    2018
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    62.0 万元
  • 项目类别:
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    2004
  • 资助金额:
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野桑蚕蛹休眠基因的遗传及表达调控研究
  • 批准号:
    30271005
  • 批准年份:
    2002
  • 资助金额:
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    面上项目
家蚕重要突变基因的遗传分析
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  • 批准年份:
    1999
  • 资助金额:
    13.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
野桑蚕基因资源利用的基础研究
  • 批准号:
    39870603
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  • 资助金额:
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    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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