《昆蟲蛻皮激素的細胞膜受體及膜信號轉導途徑研究》是依託山東大學，由趙小凡擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：昆蟲蛻皮激素的細胞膜受體及膜信號轉導途徑研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：趙小凡
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
蛻皮激素是起始昆蟲蛻皮與變態的關鍵激素。過去認為蛻皮激素具有脂溶性，是通過自由擴散進入細胞,與核受體EcR結合啟動基因轉錄，即核受體途徑。但蛻皮激素是否存在細胞膜受體及膜信號轉導途徑尚不清楚。我們前期研究表明蛻皮激素先要通過細胞質中的蛋白轉運系統調控核受體EcR和熱休克蛋白70入核、通過蛋白激酶PKC調控肌動蛋白結合蛋白calponin磷酸化併入核形成轉錄複合體，才能啟動核受體途徑的基因轉錄，說明蛻皮激素可能存在膜受體和膜信號途徑。我們還檢測到一個細胞膜受體參與蛻皮激素膜信號轉導。在此基礎上，我們擬進一步研究昆蟲蛻皮激素的細胞膜受體及膜信號途徑，包括：（1）蛻皮激素細胞膜受體及功能；（2）蛻皮激素細胞膜信號途徑的成員及信號轉導機理；（3）蛻皮激素膜信號途徑與核受體途徑的關係；（4）蛻皮激素膜信號途徑的調控。通過該研究豐富和完善蛻皮激素信號轉導途徑及調控理論，為害蟲控制提供靶標基因。
結題摘要
按原定計畫開展了研究工作,全面完成了項目設定的各項研究內容，實現了預期目標。獲得的主要成果包括：（1）鑑定到2種G蛋白偶聯受體（GPCR）在細胞膜上傳導蛻皮激素(20E)信號，引起細胞內鈣離子快速內流，促進細胞凋亡和變態發育，證明了蛻皮激素的細胞膜受體是GPCR, 而不是受體型酪氨酸激酶（RTK）；（2）闡明了 G 蛋白αq(Gαq)、磷脂酶C伽馬1(PLCG1)、蛋白激酶(PKA、PKC、CDK10、CaMKII)及鈣離子通道ORAI1等是蛻皮激素膜信號途徑的主要成員；（3）闡明了蛻皮激素膜信號途徑與核受體途徑屬於上下游的調控關係，蛻皮激素通過GPCR介導的細胞膜信號途徑調控核受體途徑，包括調控EcRB1/USP1複合體的磷酸化與乙醯化、轉錄複合體的形成及轉錄複合體與DNA應答元件的結合，進而調控基因轉錄，促進細胞凋亡，完成昆蟲變態發育；（4）闡明了保幼激素（JH）通過調控轉錄因子BrZ7磷酸化從而拮抗蛻皮激素功能；（5）證明了胰島素通過促進細胞增殖從而促進蛻皮激素合成，而高濃度的蛻皮激素拮抗胰島素途徑基因表達，促進細胞凋亡；20E通過上調磷脂醯肌醇三磷酸磷酸酶（PTEN）表達使轉錄因子（FoxO）入核發揮轉錄活性，從而對抗胰島素活性，促進蛋白水解。在PNAS、Development、JBC、Endocrinology、Insect Biochemistry and molecular Biology等主流雜誌發表了系列研究文章。培養了8名博士生，10名碩士生，多人獲得國家獎學金。本項研究的意義在於闡明了GPCR介導的蛻皮激素的細胞膜信號途徑及主要成員，為類固醇激素信號轉導研究領域增加了新的理論知識。棉鈴蟲是是全球性的重要的農業害蟲，我們所獲得的激素調控棉鈴蟲發育的研究成果，不僅可以提供昆蟲發育的新的理論，而且可以為控制害蟲提供重要的靶標基因，為研製新型生長調節劑類農藥提供理論依據。
