《保幼激素對黑腹果蠅睡眠和活動節律的調控機理》是依託中國農業大學，由趙章武擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：保幼激素對黑腹果蠅睡眠和活動節律的調控機理
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：趙章武
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
地球上所有動物包括人類，其生物鐘節律的紊亂是妨礙正常生命活動的主導因素之一，因此睡眠和活動節律目前是國際上研究的熱點和焦點領域。保幼激素（Juvenile Hormone, JH）是昆蟲體內最重要的內分泌激素之一，主要由咽側體（Corpora Allata, CA）合成和分泌。並受到腦中樞的控制。昆蟲在生長發育、蛻皮變態及生殖等過程中，保幼激素均發揮著非常重要的調控作用（Zhang et al., 2010）。在黑腹果蠅中，我們通過Gal4/UAS轉基因技術調控CA細胞中靶標基因的表達，初步發現JH參與調控其睡眠和晝夜活動節律（見下面前期工作基礎）。本項目將在此基礎上詳細研究JH對睡眠和晝夜節律的行為調控，以及JH與鐘基因之間的互作關係，進而探索JH參與的生物鐘節律的新的調控基因和作用機制。因此，該項目的實施為生物節律的認知提供重要的理論依據，對學科發展也具有重要的科學意義。
結題摘要
保幼激素（JH）是昆蟲的重要激素之一，對昆蟲的生長、發育、交配、繁殖、遷飛等均具有重要的調節作用。然而，保幼激素參與生物鐘調控睡眠和晝夜活動節律，以及其調控機理尚屬空白。而每日睡眠和活動節律是所有動物所具有的主動的活動行為，它的缺失將引起機體的免疫力下降、發育紊亂、神經退行性疾病的發生、生殖率和存活力下降等。本項目圍繞JH及其受體對果蠅的睡眠和活動節律及其調控機理進行了詳細研究，闡明了JH信號通路調控其睡眠和節律的分子機理，這為昆蟲生物鐘如何調控其睡眠和晝夜節律提供了新的認識，具有重要的科學意義。本項目通過轉基因技術、每日節律的行為監測和分析技術、定量實時螢光qRT-PCR和免疫組化等技術，揭示了JHAMT表達變化對睡眠和晝夜活動節律的影響；明確了JH對睡眠和晝夜節律行為的調控機理；闡明了JH與生物鐘功能基因的相互關係；明確了JH對睡眠和活動節律的內在調控機理。本項目突破性地研究和闡明了JH信號通路調控睡眠和活動的內在分子調控機理，取得的創新性科研成果主要包括：（1）揭示了GCE作為保幼激素的受體之一介導了保幼激素對睡眠雌雄二型性的調控作用。（2）JH-GCE信號是通過性別基因調控其果蠅睡眠的雌雄二型性，在雌蟲中通過雌蟲特異的性別基因SXL/TRA/DBX，在雄蟲中通過雄蟲特異的性別基因FRU/DBX發揮作用。（3）明確了保幼激素的另一受體met調控果蠅睡眠和活動節律的分子和神經機制，其中創新性地發現了腦膠質細胞中的met受體通過調控腦中蘑菇體（MB）的融合和腹側鐘神經元（LNvs）的突觸剪下來控制其睡眠和活動。（4）進一步研究發現，met受體的下游基因GART參與取食節律的調控，並且受到核心鐘基因的控制。（5）此外，本項目也揭示了miR263a/b和miR276a/b參與生物鐘活動節律和睡眠的調控機理。上述研究進展和重要結果已經部分發表在著名SCI國際學術期刊PloS Genetics、Cells、FEBS Letters、International Journal of Molecular Biology雜誌，還有3篇文章待發表。這些成果對於充分了解昆蟲生物鐘調控其活動節律和睡眠行為的機理具有重要的科學意義。
