家蠶geminin基因對絲腺細胞高效核內有絲分裂的調控研究

《家蠶geminin基因對絲腺細胞高效核內有絲分裂的調控研究》是依託西南大學，由潘敏慧擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：家蠶geminin基因對絲腺細胞高效核內有絲分裂的調控研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：潘敏慧
• 依託單位：西南大學

項目摘要

家蠶絲腺是昆蟲中最為特殊的生物學器官，家蠶從孵化到五齡吐絲期間，絲腺細胞將經歷持續17-19輪核內有絲分裂，其DNA含量高達正常2倍體細胞的20-40萬倍，具有高效的核內有絲分裂和絲蛋白合成能力，因此絲腺細胞高效核內有絲分裂調控關鍵基因的研究具有重要的理論和套用價值。利用生物信息學分析、基因定點突變、RNAi、蛋白質組分析和家蠶轉基因等方法，對絲腺細胞核內有絲分裂DNA重複複製調控的關鍵基因BmGeminin研究，可獲得其在家蠶細胞內和不同發育時期絲腺細胞中的時空表達特徵和功能，探明其在絲腺細胞高效核內有絲分裂中DNA重複複製的調控作用以及對絲腺發育的影響。這些研究結果可為絲腺細胞高效核內有絲分裂調控機制的解析提供理論支撐，豐富和完善細胞周期調控理論；可為高抗低產的家蠶品種的遺傳改良提供新途徑；可加快家蠶絲腺成為高效生物反應器的進程。

結題摘要

家蠶是重要的泌絲經濟昆蟲，絲腺是家蠶特有的泌絲器官。家蠶幼蟲絲腺細胞進行核內有絲分裂，其DNA含量達到正常2倍體細胞的20-40萬倍，具有高效的絲蛋白合成能力，因此對絲腺細胞核內有絲分裂調控機制的研究具有重要的理論和套用價值。Geminin是一個小分子的核蛋白，它通過直接結合和抑制DNA複製執照因子Cdt1來抑制DNA 重複複製。在本項目中，我們在家蠶中克隆並鑑定了兩個Geminin基因：BmGeminin1和 BmGeminn2。它們都含有Geminin家族保守的Coiled-coil 結構域。BmGeminin1和 BmGeminn2定位於細胞核，在細胞周期中呈現周期性表達：在S-G2高表達，在M期後期降解。同時BmGeminin1和 BmGeminn2都能發生二聚化並且都能與Bmcdt1相互作用，BmGeminin1和 BmGeminn2之間還能相互作用。過表達BmGeminin1使細胞停滯在S期，干涉BmGeminin1導致DNA重複複製；單獨過表達BmGeminin1或單獨干涉BmGeminin2對細胞周期沒有顯著影響，而同時干涉BmGeminin1和 BmGeminn2導致的DNA重複複製程度比干涉BmGeminin1導致的DNA重複複製程度大，說明在抑制DAN重複複製和調控細胞周期方面BmGeminin1起主要作用，BmGeminin2可能起輔助作用。BmGeminin1絲腺特異性過表達轉基因品系的絲腺變小，其DNA含量顯著減少和DAN複製明顯減弱，而BmGeminin1絲腺特異性干涉轉基因品系的絲腺變大，其DNA含量顯著減加和DAN複製顯著增強，說明BmGeminin1參與調控絲腺核內周期。這些研究結果可為絲腺細胞高效核內有絲分裂調控機制的解析提供理論支撐，豐富和完善細胞周期調控理論，並為高抗低產的家蠶品種的遺傳改良提供新途徑。