保幼激素与蜕皮激素通过USP甲基化/乙酰化调控飞蝗周期性卵黄发生的分子机制
批准号:
32070490
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
荆玉谱
依托单位:
学科分类:
动物生理与行为
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
荆玉谱
中文摘要
周期性产卵的昆虫通常有多个产卵周期,但对其分子调控机制尚不了解。本项目前期研究发现,保幼激素(JH)与蜕皮激素(20E)分别诱导超气门蛋白(USP)的甲基化修饰与乙酰化修饰,调节卵黄原蛋白(Vg)的周期性表达和产卵周期的形成,但其中的调控机制有待阐明。本项目以飞蝗为模型,鉴定JH和20E分别诱导USP甲基化修饰和乙酰化修饰的信号途径,阐释USP甲基化和乙酰化动态修饰过程中的JH与20E信号通路交互作用,解析USP甲基化和乙酰化动态调控Vg表达和周期性卵黄发生的分子机制。研究结果对揭示昆虫生殖过程中的JH和20E互作、昆虫周期性产卵以及强大产卵能力的分子机理具有重要意义。
英文摘要
In general, the periodic oviposition insects have several oviposition cycles to enhance the fertility, but the molecular mechanisms remain elusive. Previous studies in this project found that juvenile hormone (JH) and 20-Hydroxyecdysone (20E) triggered the posttranslational modification of ultraspiracle protein (USP) by lysine methylation and lysine acetylation, respectively to mediate the periodic expression of vitellogenin (Vg) and the formation of oviposition cycles. But again, the underlying mechanisms are poorly understood. Using the migratory locust Locusta migratoria as a model system, we aim to explore the signaling transduction pathways involved in the regulation of JH and 20E in the USP methylation and acetylation, respectively, unveil the interaction between JH and 20E signaling pathways, and elucidate the regulation of periodic Vg expression and vitellogenesis by USP methylation and acetylation. This study will be significant to reveal the interplay between JH and 20E during the process of adult reproduction, and the molecular mechanism of the periodic oviposition and strong fecundity in insects.
本项目围绕昆虫周期性产卵的内分泌激素调控机制,重点研究保幼激素(JH)和蜕皮激素(20E)在雌性飞蝗生殖期对脂肪体中卵黄原蛋白(Vg)周期性表达及产卵周期形成的分子调控作用。研究采用转录组学、蛋白质组学、生物化学、分子生物学及细胞生物学等技术手段,系统解析了JH、20E以及胰岛素样多肽(ILPs)在飞蝗生殖期脂肪体Vg表达调控中的协同作用,并揭示了USP赖氨酸甲基化(Me-USP)和乙酰化(Ac-USP)动态修饰在Vg表达中的核心调节功能。研究发现,JH和20E在多个产卵周期中交替发挥作用,通过调控USP的翻译后修饰,实现Vg表达的周期性开启与关闭。其中,JH诱导USP赖氨酸甲基化(Me-USP),促进USP与Met结合,形成JH-Met依赖的转录复合体,激活Vg表达;而20E诱导USP赖氨酸乙酰化(Ac-USP),促进USP与EcR结合,形成20E-EcR依赖的转录复合体,抑制Vg表达,从而精准控制产卵周期的形成。此外,研究揭示了JH和20E在基因组转录及非基因组信号转导通路中的复杂交互作用,尤其是蛋白激酶信号通路对USP动态修饰的调控机制。本研究进一步发现,JH与ILP信号通路的交互作用在卵黄发生期早期促进ERK磷酸化,从而加速Vg合成并启动卵黄发生。此外,20E在卵黄发生末期通过调控咽侧体JH合成及代谢相关基因的表达,降低体内JH水平,并抑制Vg合成,最终协同调控产卵周期的形成。实验表明,20E信号通路通过EcR/USP复合体直接结合JH合成关键酶基因启动子,调控JH合成,从而在生殖周期内精确调节JH水平。该研究填补了昆虫周期性产卵调控关键机制的空白,拓展了内分泌激素调控昆虫生殖的理论体系,并为害虫种群控制和绿色防控策略的制定提供了新的科学依据。研究成果对于理解昆虫如何通过周期性产卵适应环境变化,优化生殖策略,提高繁殖力具有重要的理论意义和应用价值。
保幼激素通过组蛋白H3琥珀酰化发挥抑制变态和促进生殖双重作用的分子机制
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批准号:32370532
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:荆玉谱
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依托单位:
保幼激素-钙信号通路调控飞蝗卵泡上皮细胞Na+/K+-ATPase的分子机制
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批准号:31601896
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:21.0万元
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批准年份:2016
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负责人:荆玉谱
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依托单位:
国内基金
海外基金