Gαq亞基在棉鈴蟲(chóng)蛻皮激素信號(hào)途徑中的功能研究.pdf

1、研究背景，存在的科學(xué)問(wèn)題以及研究意義：
　　昆蟲(chóng)需要經(jīng)過(guò)生長(zhǎng)發(fā)育才能代代繁衍，長(zhǎng)盛不衰。昆蟲(chóng)的發(fā)育主要包括蛻皮與變態(tài)兩個(gè)過(guò)程。昆蟲(chóng)的蛻皮變態(tài)主要受蛻皮激素(20E)和保幼激素(JH)的調(diào)控。20E和JH相互拮抗，共同調(diào)控昆蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育和與蛻皮變態(tài)。在幼蟲(chóng)期，20E滴度較高，可啟動(dòng)蛻皮的發(fā)生;在幼蟲(chóng)末齡期，20E滴度再次升高，啟動(dòng)變態(tài)的發(fā)生。20E作為一種甾醇類(lèi)激素，具有經(jīng)典的基因組信號(hào)途徑，即20E直接進(jìn)入細(xì)胞核與核受體結(jié)合啟動(dòng)基

2、因轉(zhuǎn)錄。但是越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)有些甾醇類(lèi)激素具有非基因組信號(hào)途徑，例如雌激素和油菜素內(nèi)酯，此二者亦具有膜受體。G蛋白偶聯(lián)受體(Gproteincoupledreceptors，GPCRs)作為一種膜受體參與眾多信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，將胞外第一信使轉(zhuǎn)化為第二信使，開(kāi)啟下游級(jí)聯(lián)反應(yīng)。異源三聚體G蛋白與GPCR偶聯(lián)，由α，β，γ三種亞基組成。Gαq屬于Gα的一種亞型，本論文主要研究Gαq亞基是否參與20E信號(hào)通路，并對(duì)棉鈴蟲(chóng)蛻皮變態(tài)產(chǎn)生何種影響。在理

3、論上可以深入揭示昆蟲(chóng)蛻皮變態(tài)的分子機(jī)制，進(jìn)一步了解甾醇類(lèi)激素非基因組信號(hào)途徑;在應(yīng)用上能為害蟲(chóng)防治提供靶標(biāo)基因。
　　研究結(jié)果與結(jié)論：
　　棉鈴蟲(chóng)屬于鱗翅目夜蛾科昆蟲(chóng)，作為一種完全變態(tài)昆蟲(chóng)，需要經(jīng)歷卵，幼蟲(chóng)，蛹，成蟲(chóng)四個(gè)發(fā)育時(shí)期。我們以之為實(shí)驗(yàn)材料，通過(guò)蟲(chóng)體與細(xì)胞系干擾，磷酸化檢測(cè)，鈣離子流向測(cè)定等方法，研究了Gαq在棉鈴蟲(chóng)蛻皮變態(tài)中的作用，揭示了Gαq以一種非基因組信號(hào)途徑的方式參與20E信號(hào)通路，并對(duì)20E基因組信號(hào)通路

4、進(jìn)行調(diào)控。主要獲得如下實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論:
　　1.20E通過(guò)Gαq調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄和變態(tài)發(fā)生
　　Gαq在棉鈴蟲(chóng)變態(tài)期高表達(dá)，能被20E誘導(dǎo)上調(diào)。蟲(chóng)體干擾顯示Gαq參與了20E誘導(dǎo)的蛻皮變態(tài)，干擾Gαq能延遲變態(tài)時(shí)間，導(dǎo)致蟲(chóng)體死亡。蟲(chóng)體和細(xì)胞系干擾均會(huì)導(dǎo)致20E基因組信號(hào)途徑中一系列重要的基因發(fā)生下調(diào)。
　　2.20E調(diào)控Gαq向膜遷移
　　免疫細(xì)胞化學(xué)結(jié)果顯示Gαq主要分布在細(xì)胞質(zhì)中，在20E的誘導(dǎo)下可以快速向細(xì)胞

5、膜附近遷移。GPCR抑制劑可以阻斷20E誘導(dǎo)的Gαq向膜遷移。20E通過(guò)PKC介導(dǎo)Gαq發(fā)生磷酸化決定遷移。
　　3.Gαq參與20E誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平的升高
　　20E可以在短時(shí)間內(nèi)誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平升高，包括內(nèi)鈣釋放和外鈣內(nèi)流。干擾Gαq后，20E既不能誘導(dǎo)胞內(nèi)鈣離子釋放，也不能誘導(dǎo)胞外鈣離子內(nèi)流。說(shuō)明Gαq可參與20E調(diào)控的胞內(nèi)鈣離子水平快速變化，包括內(nèi)鈣釋放和外鈣內(nèi)流。
　　4.20E通過(guò)Gαq調(diào)控PKC

6、介導(dǎo)的CDK10和USP1的磷酸化
　　CDK10和USP1能夠被20E誘導(dǎo)發(fā)生PKC介導(dǎo)的磷酸化。細(xì)胞系干擾Gαq后，CDK10和USP1不能被20E誘導(dǎo)發(fā)生磷酸化。20E通過(guò)Gαq調(diào)控USP1的磷酸化，進(jìn)而影響下游基因轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)，最終影響昆蟲(chóng)蛻皮變態(tài)的發(fā)生。
　　創(chuàng)新點(diǎn)及意義：
　　本論文研究了Gαq在棉鈴蟲(chóng)20E信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的作用，揭示了Gαq以一種非基因組信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑來(lái)調(diào)控20E基因組信號(hào)途徑，為20E信號(hào)途