叉头转录因子1基因FOXO1的特征及其在葱蝇夏滞育前期蛹体内糖脂代谢中的作用(英文)

【目的】克隆和鉴定葱蝇Delia antiqua叉头转录因子1基因,探究其在葱蝇夏滞育前期蛹体内糖代谢和脂代谢中的作用。【方法】本研究基于葱蝇转录组数据利用3′RACE法克隆叉头转录因子1基因的全长开放阅读框;利用生物信息学法分析了该基因编码蛋白的序列特征、保守结构域和二级结构,并采用最大似然法对其与其他13种昆虫来源的同源序列进行了聚类分析。通过RNA干扰技术沉默目的基因后,采用实时定量PCR法分析葱蝇夏滞育前期蛹体内目的基因下游脂肪酶brummer基因(DaBmm)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(DaDepck)的表达规律,并对甘油三脂(TAG)、海藻糖和葡萄糖含量及总脂肪酶的活性变化进行分析。【结果】克隆得到了葱蝇叉头转录因子1基因DaFOXO1 (GenBank登录号: MG813258),其编码蛋白含有619个氨基酸,具有典型的叉头DNA结合域,核定位信号,2个14-3-3结合区和1个富含谷氨酰胺区;DaFOXO1与铜绿蝇Lucilia cuprina FOXO1蛋白的氨基酸序列有87%的一致性,并与其聚为一支。干扰葱蝇夏滞育前期蛹DaFOXO1后,8-20 h间可显著抑制DaBmm基因的表达,12-24 h间可显著影响TAG含量和总脂肪酶的活性,8-20 h(16 h除外)间可显著降低DaPepck的表达,但对葡萄糖和海藻糖的含量没有显著影响。【结论】本研究结果表明海藻糖和葡萄糖的积累在化蛹前已完成;DaFOXO1对DaBmm和DaDepck基因的表达调控可能有利于葱蝇夏滞育前期蛹体内的脂肪积累。同时也表明靶向Bmm依赖性脂类水解过程及其下游因子可为打破昆虫滞育提供一种有效策略。     

基于转录组的葱蝇表皮蛋白基因家族的鉴定及在非滞育和冬滞育条件下的表达分析

【目的】昆虫表皮蛋白在昆虫的生长发育、抑制水分蒸发和抵御其他外界不良环境等方面起到重要的作用。通过转录组水平上葱蝇Delia antiqua表皮蛋白基因家族的鉴定及部分基因在非滞育和冬滞育条件下的表达规律分析,为进一步研究葱蝇表皮蛋白在滞育期的抗逆功能奠定基础。【方法】基于转录组数据,通过生物信息学方法对葱蝇表皮蛋白基因进行鉴定分析,系统进化和保守结构域分析并采用实时荧光定量PCR法比较分析了12个基因在葱蝇非滞育和冬滞育不同发育时期的表达变化。【结果】在葱蝇中鉴定出81个表皮蛋白基因,分别属于RR(71个基因)、CPAP(5个基因)和CPLC(5个基因)亚家族,其编码的蛋白质含有92~495个氨基酸,分子量约为8.692~52.2 k D,等电点为3.90~9.93。亚细胞定位预测结果显示67个全长表皮蛋白均为外分泌型。12个葱蝇表皮基因在非滞育和冬滞育过程中有明显不同的表达规律。【结论】葱蝇表皮蛋白基因RR-2型的保守基序中发生了基因突变,引起关键氨基酸的替换,这可能暗示它们在非滞育和滞育不同条件下,不同发育阶段中蛹皮结构重建和某些器官的发生方面发挥不同作用。该研究结果为进一步阐明葱蝇滞育蛹皮结构及抗逆功能的研究提供了重要理论基础。     

葱蝇夏滞育蛹体内DaFOXO1对超氧化物歧化酶基因表达及蛹发育历期的调控作用(英文)

【目的】本研究旨在调查葱蝇Delia antiqua夏滞育蛹体内DaFOXO1对超氧化物歧化酶(SOD)基因表达及蛹发育历期的调控作用。【方法】从葱蝇转录组数据中鉴定DaFOXO1下游铜锌超氧化物歧化酶基因DaCu/Zn SOD和锰超氧化物歧化酶基因DaMn SOD;利用生物信息学工具对DaCu/Zn SOD和DaMn SOD的氨基酸序列特征、亚细胞定位和系统发育关系进行分析。通过qRT-PCR方法分析DaFOXO1, DaCu/Zn SOD和DaMn SOD基因在葱蝇夏滞育蛹不同发育阶段的表达特点;进一步分析DaFOXO1基因被干扰后,葱蝇夏滞育蛹中DaCu/Zn SOD和DaMn SOD基因的表达特点、酶活性变化及对葱蝇夏滞育蛹发育历期的影响。【结果】鉴定到的葱蝇DaCu/Zn SOD(GenBank登录号: KR072551)的开放阅读框长459 bp,编码153个氨基酸,预测蛋白分子量为22.4 kD,等电点为6.44,属于细胞质型铜锌超氧化歧化酶;DaMn SOD(GenBank登录号: KR072549)的开放阅读框长648 bp,编码216个氨基酸,预测蛋白分子量为24.4 kD,等电点为8.85,属于线粒体型锰超氧化物歧化酶。氨基酸序列比对结果显示,DaCu/Zn SOD和DaMn SOD与其他10种双翅目昆虫的同源蛋白有75%~94%的氨基酸序列一致性,且具有典型的SOD家族序列特征;系统发育分析显示它们与铜绿蝇Lucilia cuprina同源蛋白形成高支持率的一支。qRT-PCR分析表明,DaFOXO1基因在滞育前期和滞育后期的表达量较高,而在滞育期的表达量低; DaCu/Zn SOD基因在滞育期和滞育后期呈高表达;但DaMn SOD基因在滞育前期和滞育期的表达量最高,在滞育后期次之。干扰DaFOXO1可显著抑制DaCu/Zn SOD和DaMn SOD的基因表达及相应酶活性,并能明显延长夏滞育蛹的滞育期。【结论】结果说明,DaCu/Zn SOD和DaMn SOD是FOXO1信号网络中的重要成员;DaFOXO1对葱蝇夏滞育蛹蛹期有重要调控作用。     

β-catenin信号及其在肝纤维化中的作用

CTNNB1编码的β-连环蛋白(β-catenin)是细胞膜上钙黏蛋白复合物的主要组成成分,参与Wnt介导的细胞内信号传递。除了Wnt通路,β-catenin还参与其他信号通路。β-catenin与转录因子如T细胞因子(T-cell factor,TCF)4、叉头框转录因子O亚族(Fork head box protein O,FOXO)及缺氧诱导因子(Hypoxia inducible factor1α,HIF1α)结合调控靶基因的转录表达。β-catenin信号的改变可激活肝星状细胞(Hepatic stellate cell,HSC),而HSC是肝纤维化形成过程中的主要效应细胞。因此,对β-catenin的调控有望成为抗肝纤维化的治疗靶点。本文就有关β-catenin信号及其在肝纤维化中的作用予以简要综述。     

FOXO3在脑缺血中的作用

脑缺血是导致死亡和长期残疾的主要原因,是一个全球性的健康问题,其病因复杂,发病机制尚不明确。转录因子叉头盒蛋白O3(Forkhead box protein O3, FOXO3)经翻译后修饰(posttranslational modifications, PTMs)后,自身活性发生改变,通过对靶基因的调控,参与调节脑缺血后的凋亡、炎症、氧化应激、自噬及血脑屏障损伤。值得注意的是, FOXO3对缺血性脑损伤不但有促进作用,还具有保护作用。该文就FOXO3的结构及翻译后修饰进行简单介绍,阐述其在脑缺血中的作用,旨在为该疾病的研究提供新思路。     

PPARs在长链脂肪酸调控能量代谢中的作用

过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)主要在肝脏中表达,饥饿时能诱导β-氧化与生酮作用相关基因和成纤维化生长因子21(FGF21)表达,这在肝脏的饥饿代谢适应中起重要作用。饥饿与耐力训练时,骨骼肌中,过氧化物酶体增殖物激活受体δ(PPARδ)能诱导长链脂肪酸(LCFAs)氧化基因、叉头转录因子(FOXO1)及PPARδ共激活物α1(PGC1α)表达,其中,FOXO1和PGC1α能调控糖代谢与线粒体生物发生。脂肪细胞中,PPARγ能介导LCFAs调控能量代谢,活化的PPARγ能诱导与LCFAs转化为甘油三酯形式储存相关的基因表达。脂联素,PPARγ的另一靶基因,能维持脂肪细胞的胰岛素敏感性。本文就PPARs在LCFAs调控能量代谢中的作用做一综述。     

葱蝇热激蛋白DaHSP23基因的克隆及在冬滞育和夏滞育蛹中的表达分析

[目的]低分子量(12 ～43 kDa)热激蛋白(sHSPs)具有抗逆应答的功能,滞育是昆虫抵抗不良环境的特殊发育形式,但sHSPs在昆虫滞育发育过程中的作用仍不清楚.本研究克隆和特征化葱蝇Delia antiqua sHSP基因,并研究它在夏滞育和冬滞育发育过程中的表达模式,为阐明sHSPs在滞育发育上的功能奠定基础.[方法]通过RACE-PCR方法克隆了葱蝇HSP23基因,通过相似性比较分析了其特征、结构域及与双翅目代表性同源基因的系统发育关系;采用实时荧光定量PCR研究了该基因在葱蝇冬滞育蛹和夏滞育蛹发育过程中的表达情况,通过表达的差异比较揭示了该基因与滞育发育的关系.[结果]克隆出了葱蝇HSP23基因,命名为DaHSP23(GenBank登录号:HQ392521.1),其cDNA全长序列为904 bp,编码186个氨基酸,推测蛋白分子量为20.9 kDa,等电点为6.42.该基因的编码蛋白与其他双翅目昆虫的sHSPs有超过66％的氨基酸序列一致性,与已报道的其他双翅目昆虫的滞育相关HSP23基因同源.基因组测序显示该基因无内含子.DaHSP23基因在葱蝇非滞育蛹的发育过程中一直保持在较低的水平,各发育阶段间的表达量不存在显著差异.但在冬滞育和夏滞育蛹中,该基因从滞育起始期开始逐渐显著升高表达,到滞育维持期的中后期达到峰值,在滞育终止期逐渐降到较低的水平.[结论]DaHSP23基因在葱蝇冬滞育和夏滞育发育过程中明显上调表达,但存在差异,它在滞育期的调控可能是种专化的.DaHSP23可能在葱蝇两种类型的滞育上起重要作用.     

转录因子FoxO1在糖尿病中的作用研究

在糖尿病的进程中,常伴随有多种蛋白质的表达水平及功能的改变。叉头框蛋白1(FOXO1)蛋白是人体内重要的转录因子,可以调节机体中多种基因的表达,包括与糖脂代谢、胰岛素抵抗、胰岛β细胞增殖分化和凋亡、线粒体功能以及细胞自噬密切相关的基因。近年来,随着技术的不断进步,越来越多的实验结果表明,FoxO1可以通过上述不同的途径参与糖尿病的形成及其相关肝脏、血管、神经、心脏并发症的发展。研究FoxO1在糖尿病及其并发症中的作用,有助于为寻找糖尿病及其并发症的治疗靶点提供新思路。     

转录因子叉头框K1在肿瘤中的作用

叉头框K(forkhead box class K,FOXK)蛋白家族是一类进化保守的转录因子,近年来被认为是多种癌症的关键转录调控因子.FOXK家族成员参与介导了广泛的生物学过程,包括细胞增殖、分化、凋亡、自噬、细胞周期、DNA损伤和肿瘤发生.FOXK1基因作为转录因子参与了多种肿瘤发生、发展等过程的调控,其基因结构...     

本期重点推介

正滞育是昆虫在不利环境条件下维持存活的重要机制,涉及体内复杂的生理和生化变化。葱蝇Delia antiqua是为害大葱、大蒜、韭菜等百合科蔬菜的重要地下害虫,具有在夏季和秋季分别响应长光照期和短光照期进入蛹滞育的特性,目前已逐渐成为蛹滞育研究的模式材料。在前期对葱蝇滞育机制进行了大量生物学和分子生物学研究基础上,为明确体内抗氧化系统在葱蝇滞育中的作用,重庆师范大学昆虫与分子     

叉头框蛋白O1对胃癌作用的研究进展

胃癌是一种常见的消化道恶性肿瘤,对人类生命健康威胁较大。以肿瘤细胞减灭术联合化疗的综合治疗是目前胃癌治疗的主要手段,尽管已获得了一定的治疗效果,但从患者远期随访结果来看,肿瘤的复发和/或转移等现象仍十分常见。因此,亟需探索新的治疗方式,改善胃癌患者的预后。叉头框蛋白(FOX)O是一类作用广泛的转录因子,在人类生长、发育等生理过程及多种重大疾病中发挥重要作用。近年来,FOXO家族重要成员FOXO1在抑制胃癌进展方面的作用受到广泛关注,有望成为胃癌治疗的新靶点。我们简要综述FOXO1在胃癌中作用的研究进展。     

葱蝇热激蛋白DaHSP23基因的克隆及在冬滞育和夏滞育蛹中的表达分析（英文）

【目的】低分子量（12~43 kDa）热激蛋白(sHSPs)具有抗逆应答的功能,滞育是昆虫抵抗不良环境的特殊发育形式,但sHSPs在昆虫滞育发育过程中的作用仍不清楚。本研究克隆和特征化葱蝇Delia antiqua sHSP基因,并研究它在夏滞育和冬滞育发育过程中的表达模式,为阐明sHSPs在滞育发育上的功能奠定基础。【方法】通过RACE-PCR方法克隆了葱蝇HSP23基因,通过相似性比较分析了其特征、结构域及与双翅目代表性同源基因的系统发育关系;采用实时荧光定量PCR研究了该基因在葱蝇冬滞育蛹和夏滞育蛹发育过程中的表达情况,通过表达的差异比较揭示了该基因与滞育发育的关系。【结果】克隆出了葱蝇HSP23基因,命名为DaHSP23（GenBank登录号：HQ392521.1）,其cDNA全长序列为904 bp,编码186个氨基酸,推测蛋白分子量为20.9 kDa,等电点为6.42。该基因的编码蛋白与其他双翅目昆虫的sHSPs有超过66%的氨基酸序列一致性,与已报道的其他双翅目昆虫的滞育相关HSP23基因同源。基因组测序显示该基因无内含子。DaHSP23基因在葱蝇非滞育蛹的发育过程中一直保持在较低的水平,各发育阶段间的表达量不存在显著差异。但在冬滞育和夏滞育蛹中,该基因从滞育起始期开始逐渐显著升高表达,到滞育维持期的中后期达到峰值,在滞育终止期逐渐降到较低的水平。【结论】DaHSP23基因在葱蝇冬滞育和夏滞育发育过程中明显上调表达,但存在差异,它在滞育期的调控可能是种专化的。DaHSP23可能在葱蝇两种类型的滞育上起重要作用。     

蜕皮激素和IIS-TORC1信号的分子互作

蜕皮激素信号主导调控昆虫的蜕皮和变态,决定昆虫的发育时间;IIS-TORC1信号整合生长因子、激素、营养和能量信号,决定昆虫的生长速率。蜕皮激素和IIS-TORC1信号之间发生3种分子互作:(1)IIS-TORC1信号促进前胸腺和卵巢合成蜕皮激素前体。(2)在蜕皮和变态期间,蜕皮激素抑制脂肪体细胞内IIS-TORC1信号、Myc的转录、细胞生长及其内分泌功能,导致脑神经分泌细胞分泌胰岛素样肽的功能减弱,从而降低昆虫全身性的IIS-TORC1信号。(3)在幼虫摄食期间,胰岛素信号抑制FOXO的转录活性,降低了蜕皮激素受体EcR的转录共激活因子DOR编码基因的转录水平,从而阻碍了蜕皮激素信号传导。蜕皮激素信号和IIS-TORC1信号协同调控发育时间和生长速率共同决定昆虫的个体大小。     

大黄素通过抑制FOXO1活性减轻NO对神经细胞的损伤

氧化应激所产生的活性氧和一氧化氮(nitric oxide,NO)自由基在心脑血管疾病、神经退行性疾病中发挥着重要作用,过量的NO可以导致自由基损伤,并诱导神经元的凋亡.大黄作为中医传统药物具有重要的药用价值,临床应用非常广泛.近年研究表明,大黄素具有抗氧化、免疫调节、抗菌、抗炎等功能,被广泛应用于肠道疾病、肾病、心血管疾病、胰腺炎等病症的治疗.Forkhead转录因子1(FOXO1)是Forkhead转录因子家族的一个重要成员,FOXO1对于胰岛素信号通路、DNA修复、清除活性氧损伤、细胞周期和凋亡的调控非常重要.而NO自由基对FOXO1的调控作用还不清楚,我们研究发现,NO的供体GSNO(亚硝基谷胱甘肽)或者L-Arg(L-精氨酸)可显著提高FOXO1的转录活性并促进其下游促凋亡基因Fas L、Bim的转录表达,进而诱导神经元死亡.我们进一步研究发现,大黄素可以通过降低FOXO1的转录水平以及蛋白质水平,缓解NO所诱导的神经元凋亡.该研究揭示了NO自由基诱导神经元损伤的新机制,同时也为了解大黄素的抗氧化作用提供了新的实验依据,对大黄素等中药有效成分的临床应用提供了重要参考.     

PI3K/AKT/FOXO信号通路介导的自噬在糖尿病认知功能障碍中的作用

糖尿病作为一种高血糖为主要特征的代谢性疾病,会引起中枢神经系统损伤,造成脑组织结构和功能改变,进而导致认知功能障碍.目前,糖尿病对认知功能障碍的影响及相关调控机制已成为国内外研究的热点和难点.磷酸肌醇3激酶/蛋白激酶B/叉头样转录因子(PI3 K/AKT/FOXO)通路是自噬的重要上游调控机制.本文概述了PI3 K/A...     

叉角厉蝽触角转录组及嗅觉相关基因分析

叉角厉蝽Eocanthecona furcellata是一种在生物防治方面有重要作用和潜力的捕食性天敌昆虫,触角是昆虫进行信息交换的重要器官,而嗅觉相关基因则是调控天敌昆虫捕食行为的重要分子基础。为获得叉角厉蝽触角转录组数据库,挖掘叉角厉蝽嗅觉相关基因,本研究利用Illumina高通量测序平台对叉角厉蝽雌雄成虫与5龄若虫触角进行转录组测序。成功构建了叉角厉蝽触角转录组,获得了67 843条unigenes, N50长度为2 300 bp。与七大公共数据库比对注释到27 686条unigenes,其中NR数据库注释最多(33.33%),且与茶翅蝽Halyomorpha halys相似度最高(64.20%)。14 258条注释到GO数据库中,分为生物过程、细胞组分和分子功能3个大类42个亚类;KEGG代谢途径分析表明,7 703条形成282条代谢通路,其中被注释在信号传导通路中的unigenes最多(11.50%)。进一步基因注释分析,鉴定得到134个候选嗅觉相关基因,32个化学感应蛋白基因(Chemosensory protein genes, CSP),10个气味结合蛋白基因(Odor...     

陕西省头蝇六新种(双翅目:头蝇科)

双翅目的头蝇科(Pipunculidae)为小形暗色的蝇类,头大、胸小,体短、翅长,腹端向下弯钩。成虫常在田间、山野低飞徘徊,寻找飞虱。叶蝉等小若虫而产卵;幼虫内寄生于寄主体内,除同翅目害虫外也可寄生于盲蝽等半翅目昆虫。 陕西省的头蝇缺乏记载,本义描述了六个新种,以便与其他种类一并汇编在《陕西森林昆虫》中。新种的模式标本保存在北京农业大学昆虫标本室,对标本采集者及周尧教授的帮助在此深表谢意。     

三七总黄酮通过miR-223-3p/FOXO1分子轴缓解病毒性心肌炎炎症反应和细胞损伤

病毒性心肌炎严重影响患者身体健康,中药材中黄酮类物质被证实对病毒性心肌炎有治疗作用,但其中三七总黄酮对柯萨奇B3病毒导致的心肌炎发挥治疗作用的分子机制尚不明确.以探讨三七总黄酮缓解病毒性心肌炎炎症反应及细胞损伤的作用机制.采用RT-qPCR检测心肌细胞中miR-223-3p的表达水平;Western blotting检测心肌细胞中转录因子叉头框蛋白O1(Forkhead box O1,FOXO1)蛋白表达水平;MTT实验检测心肌细胞存活率;流式细胞术检测心肌细胞凋亡率;ELISA检测炎症因子肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)和白细胞介素1β(Interleukin-1β,IL-1β)、心肌酶谱磷酸肌酸激酶(Creative kinase,CK)和乳酸脱氢酶(Lactic dehydrogenase,LDH)、心肌损伤标志物心肌肌钙蛋白T(Cardiac troponin T,cTnT)和B型尿钠肽(Brain natriuretic peptide,BNP)的水平;双荧光素酶报告基因检验miR-223-3p和FOXO1之间的靶向关系.实验结果显示,三七总黄酮能够缓解病毒性心肌炎模型细胞的炎症反应及细胞损伤,并显著上调模型细胞中miR-223-3p的水平.敲除模型细胞中的miR-223-3p能够逆转三七总黄酮对病毒性心肌炎的治疗作用.通过双荧光素酶报告基因实验验证miR-223-3p靶向负调控FOXO1蛋白的表达.进一步研究发现,过表达FOXO1可抑制三七总黄酮对病毒性心肌炎的治疗作用;但同时过表达miR-223-3p后,过表达FOXO1对三七总黄酮疗效的抑制作用被逆转.由此得出结论,三七总黄酮可缓解病毒性心肌炎模型细胞的炎症反应及细胞损伤,其作用机制是通过调控miR-223-3p/FOXO1分子轴实现的.     

亚洲玉米螟几丁质合成酶B(CHSB)启动子序列克隆与分析

昆虫几丁质合成酶是昆虫蜕皮和变态发育过程中几丁质生物合成的关键酶,同时也是环境友好杀虫剂的理想靶标。昆虫几丁质合成酶可分为两类,即A类和B类。其中A类几丁质合成酶(CHSA)主要合成昆虫表皮的几丁质,而B类几丁质合酶(CHSB)在围食膜的形成阶段表达。从亚洲玉米螟3龄幼虫体内提取基因组DNA,利用染色体步移获得了CHSB完整的启动子序列。该DNA片段长度为1484 bp,分析显示该片段为Of CHSB基因5'端侧翼序列,转录起始位点从+1开始,Of CHSB的开放阅读框从+348至+402,分析表明6种类似的转录因子(GATA-1、C/EBPalpha、Oct-1、Dfd、CREB、ER)可能参与Of CHSB的转录调控。转录因子结合位点分别于+116至+127(CREB)、+120至+131(ER)和+292至+302(Oct-1)的区域可能是该启动子的核心顺式元件。