G蛋白β亞基在昆蟲蛻皮激素信號(hào)途徑中的功能研究.pdf

1、研究背景、存在的科學(xué)問題及研究意義:
　　 昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育需要經(jīng)歷生長(zhǎng)、繁殖、死亡的生命過程。昆蟲必須通過蛻皮激素(20-羥基蛻皮酮，20-hydroxyecdysone，20E)的作用起始蛻皮(molting)才能繼續(xù)生長(zhǎng)。全變態(tài)昆蟲(holometabolous)的一個(gè)世代需要經(jīng)歷卵、幼蟲、蛹和成蟲四個(gè)階段。每一階段向下一階段的過渡以及幼蟲階段不同齡期之間的生長(zhǎng)發(fā)育都需要蛻皮。棉鈴蟲(Helicoverpa armigera

2、)屬于昆蟲綱鱗翅目，它的上述蛻皮行為為研究諸如細(xì)胞凋亡、分化、組織重建等生命過程提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
　　 目前生命科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題之一就是甾醇類激素的膜受體，集中于受體的尋找以及信號(hào)傳遞過程的早期階段的機(jī)制，即甾醇類激素的膜受體是否存在以及激素信號(hào)是如何與它們的膜受體結(jié)合并將信號(hào)傳遞至胞內(nèi)的。越來(lái)越多的研究表明存在甾醇類激素膜受體，并對(duì)膜信號(hào)途徑進(jìn)行了初步研究。Gβ是異源三聚體G蛋白的亞基，主要功能是與G蛋白γ亞基(G

3、γ)形成Gβγ二聚體，并與G蛋白α亞基(Gα)形成異源三聚體，接受GPCR信號(hào)并將信號(hào)向下游傳遞。有報(bào)道顯示G蛋白偶聯(lián)受體(G protein coupled receptors，GPCRs)作為膜受體參與了20E信號(hào)途徑，并將信號(hào)傳遞至胞內(nèi)，啟動(dòng)鈣離子通道，從而引起細(xì)胞程序性死亡。本研究的主要內(nèi)容集中于GPCR信號(hào)途徑G蛋白beta亞基(Gβ)。本研究的目的在于探索Gβ參與20E信號(hào)途徑的方式以及Gβ在其中所起的作用。
　　

4、研究結(jié)果:
　　 本文對(duì)Gβ基因在棉鈴蟲組織的分布以及發(fā)育階段的轉(zhuǎn)錄水平變化進(jìn)行了初步探索，通過添加外源蛻皮激素的方式研究蛻皮激素對(duì)該基因轉(zhuǎn)錄水平的影響，并且通過RNA干擾技術(shù)研究沉默此基因后對(duì)于20E信號(hào)途徑中的重要基因轉(zhuǎn)錄水平的影響。研究發(fā)現(xiàn)該基因在棉鈴蟲四種組織中均有不同程度的表達(dá)，并且該基因在棉鈴蟲變態(tài)期的中腸組織中表達(dá)量較高，而此時(shí)20E滴度正處于峰值。棉鈴蟲表皮細(xì)胞系以及蟲體水平的激素刺激實(shí)驗(yàn)都表明該基因可被20E上

5、調(diào)表達(dá)。沉默該基因后，幼蟲的生長(zhǎng)發(fā)育受到影響，20E調(diào)控的多個(gè)重要轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄水平下調(diào)，這表明Gβ基因參與20E信號(hào)途徑。該基因的亞細(xì)胞定位也可受20E的誘導(dǎo)而由細(xì)胞膜附近向胞質(zhì)內(nèi)遷移，這表明20E可通過非基因組途徑參與對(duì)細(xì)胞生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)。
　　 研究結(jié)論與意義:
　　 本文通過研究發(fā)現(xiàn)了鱗翅目昆蟲棉鈴蟲中的一種G蛋白β亞基在幼蟲發(fā)育的變態(tài)期中腸組織中高表達(dá)，首次發(fā)現(xiàn)該基因可直接參與20E信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，并響應(yīng)20E的誘