昆虫鞣化激素研究进展

鞣化激素是调控昆虫体壁黑化及翅伸展的一类激素, 是由BURS和PBURS两个亚基组成的一种异源二聚体蛋白质。BURS和PBURS亚基在结构及其进化上相对较为保守, 氨基酸序列中均含有11个半胱氨酸残基。鞣化激素主要是在胸腹神经节中合成的, 一旦释放到血淋巴就与其受体LGR2结合进而激活cAMP/PKA信号, 从而促进酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase, TH)的磷酸化。活化后的TH将酪氨酸(tyrosine)转变为多巴（DOPA）, 引起昆虫表皮鞣化。同时, cAMP/PKA信号也引起翅真皮细胞凋亡从而促进翅的伸展。除了鞣化激素异聚体调控表皮鞣化及翅的伸展外, BURS亚基或PBURS亚基组成的同源二聚体经IMD路径, 激活转录因子Relish调控昆虫的免疫反应。本文就鞣化激素分子结构特性、 作用机制及功能等方面的研究进展进行了综述, 旨在为进一步研究昆虫鞣化激素提供借鉴和参考。     

禾谷缢管蚜鞣化激素基因克隆及功能分析

【目的】探讨禾谷缢管蚜 Rhopalosiphum padi （Linnaeus）鞣化激素基因的发育表达模式及功能。【方法】采用转录组测序得到禾谷缢管蚜鞣化激素基因bursicon-α 和 bursicon-β cDNA序列。通过实时荧光定量PCR方法,分析该基因的发育表达模式。利用RNA干扰（RNA interference, RNAi）介导 bursicon-α 和bursicon-β 沉默,分析鞣化激素的功能。【结果】序列分析结果显示,禾谷缢管蚜鞣化激素α亚基基因（bursicon-α）cDNA序列开放阅读框为480 bp,编码159个氨基酸残基;β亚基基因（bursicon-β）cDNA序列开放阅读框为417 bp,编码138个氨基酸残基。时序表达分析表明,鞣化激素两个亚基基因在禾谷缢管蚜整个发育期均有表达,以1龄若蚜期表达量最高;成蚜有翅个体中表达量显著高于无翅个体。RNAi介导的 bursicon-α 和 bursicon-β 沉默均能显著抑制禾谷缢管蚜成蚜表皮的黑化。【结论】研究结果表明,鞣化激素在禾谷缢管蚜体壁黑化中发挥着重要作用。该结果为进一步研究鞣化激素在蚜虫生长发育过程中的生理功能提供了基础资料。     

家蚕鞣化激素基因对翅展及繁殖力的调控作用

[目的]昆虫鞣化激素(Bursicon)是由神经系统分泌的一种异源二聚体神经肽,对昆虫表皮鞣化、翅展等功能具有调控作用.本研究旨在探究鞣化激素基因与家蚕Bombyx mori翅发育及对繁殖力相关基因的关系,明确其对翅展和繁殖力的调控作用.[方法]采用RNAi技术,分别注射Bursicon基因的dsRNA(dsBmBur...     

棉铃虫酪氨酸羟化酶基因的分子特性及功能分析

【目的】酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase, TH)是黑色素形成的关键酶,在昆虫表皮骨化过程中扮演重要角色。本研究旨在获得棉铃虫Helicoverpa armigera TH基因序列,并研究其分子特性、表达模式和功能,为更深入探析该基因作用机理奠定基础。【方法】通过生物信息学和分子生物学技术获得了棉铃虫TH基因序列,利用qRT-PCR分析该基因在棉铃虫不同生长发育阶段的表达模式;利用qRT-PCR技术,分别测定了蜕皮激素20E(400 ng/头)处理不同时间和RNAi成功干扰蜕皮激素受体基因(EcR)前提下再用20E(400 ng/头)处理后,棉铃虫5龄幼虫TH表达量变化;采用生物化学方法检测鞣化激素(30 μg/mg组织)和环腺苷酸(cAMP, 200 ng/mg 组织)处理后棉铃虫幼虫脂肪体中TH活性。【结果】获得了棉铃虫酪氨酸羟化酶基因TH (GenBank登录号: MF440319) cDNA片段,长2 270 bp,开放阅读框1 686 bp,编码561个氨基酸残基。该基因在棉铃虫整个发育期均表达,其中在卵期第3天、2龄幼虫第1天、3-5龄蜕皮期、预蛹期和成虫羽化第1天表达量相对较高。研究还发现,400 ng/头 20E注射能够促进TH的转录;在成功干扰并调低幼虫EcR转录水平的前提条件下(对照仅注射dsGFP)再注射20E,对TH表达量无明显影响;而鞣化激素(30 μg/mg组织)和cAMP(200 ng/mg组织)均显著提高了TH的酶活性。【结论】20E在转录水平参与了TH的表达;鞣化激素和cAMP均能够提高TH活性,在蛋白水平上对TH进行调控。     

ErbB途径研究进展

ErbB是与癌症有关的典型的受体酪氨酸激酶,正常情况下在器官发生过程中介导细胞间相互作用。ErbB信号转导途径是配基与单体受体酪氨酸激酶结合,通过受体二聚体化和酪氨酸残基的自磷酸化激活细胞质的催化功能,ErbB途径同时具有接收激素,神经转化因子和淋巴因子等的作用,其家族成员已有很多并仍有新的发现。     

本期重点推介

<正>禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi是小麦等多种禾谷类作物上普遍发生的一种害虫,是我国小麦蚜虫优势种。鞣化激素对昆虫表皮鞣化和翅的延展具有重要作用,但涉及蚜虫的相关研究报道较少。为了进一步研究鞣化激素在蚜虫生长发育及免疫防御中的生理功能,并探索害虫防治新靶标,河南农业大学植物保护学院刘孝明、燕赛英、安世恒和尹新明等采用转录组测序得到禾谷缢管蚜鞣化激素基因bursicon-α和bursicon-βc DNA序列,通过实时荧光定量PCR方法分析     

中国米虾bursicon基因的功能及作用机制

为探讨米虾鞣化激素在其蜕皮周期及表皮角质层形成过程中的作用, 采用PCR技术克隆得到了米虾鞣化激素两个亚基基因的开放阅读框(ORF)序列。bursicon-α ORF全长441 bp, 共编码146个氨基酸; bursicon-β ORF全长411 bp, 共编码136个氨基酸。利用实时荧光定量PCR分析米虾整个蜕皮周期中鞣化激素2个亚基基因的表达特征, 结果发现, 鞣化激素bursicon-α和bursicon-β在米虾蜕皮周期的各个阶段的相对表达量存在差异, 在蜕皮前期(D期)相对表达量开始上升, 到D₃期时相对表达量最高, 蜕皮期E期相对表达量最低。RNA干扰(RNA interference, RNAi)介导bursicon-α和bursicon-β基因沉默后, 发现米虾的蜕皮周期延长, 表皮角质层明显变薄。结果提示, 鞣化激素(Bursicon)与新形成的外骨骼中角质层的加厚与硬化密切相关, 进而影响蜕皮时间。     

胰岛素受体信号传递

胰岛素受体是具有酪氨酸蛋白激酶活性的膜受体。胰岛素与靶细胞相应受体结合后,引起受体酪氨酸残基自身磷酸化及β亚基酪氨酸蛋白激酶活化,后者使靶细胞内底物如IRS1或Hhc的酪氨酸残基磷酸化,酪氨酸蛋白激酶在胰岛素受体信号传递中发挥重要作用。胰岛素信号所激发的信号传递途径主要有二：一为Ras-MAP激酶途径,一为PI3－激酶途径,胰岛素的作用与此有关。     

南亚实蝇鞣化激素基因的克隆与表达分析

【目的】克隆南亚实蝇Zeugodacus tau鞣化激素基因,分析其分子特征及时空表达模式,为探索其生理功能奠定基础。【方法】利用同源克隆和RACE技术从南亚实蝇刚羽化成虫中克隆鞣化激素基因bursicon-α和bursicon-β的全长cDNA序列,并用邻接法(neighbor-joining method)与其他昆虫同源序列构建系统发育进化树。利用荧光定量PCR技术检测这两个基因在南亚实蝇不同发育阶段(卵、1-3龄幼虫、预蛹、蛹和刚羽化成虫)的表达特性。【结果】克隆获得南亚实蝇鞣化激素基因bursicon-α(GenBank登录号:MH421861)和bursicon-β(GenBank登录号:MH421862)。bursicon-α基因开放阅读框为551 bp,编码183个氨基酸;bursicon-β基因开放阅读框为467 bp,编码156个氨基酸。基于两个鞣化激素基因的氨基酸序列的系统发育树分析显示,南亚实蝇Bursicon-α与Bursicon-β均与瓜实蝇Zeugodacus cucurbitae的同源蛋白亲缘关系最近,且与其他双翅目昆虫的同源蛋白聚为一类,形成独立的分支。荧光定量PCR结果表明,两个基因在南亚实蝇各龄期均有表达,均在第5天蛹和刚羽化成虫翅伸展时期表达量最高。【结论】bursicon-α和bursicon-β基因在南亚实蝇不同发育阶段表达量不同,推测其在南亚实蝇成虫表皮鞣化和翅的形成中发挥着重要作用。本研究为进一步探索鞣化激素在南亚实蝇生长过程中表皮的骨化、翅的重建等方面的功能机制奠定了基础。     

小菜蛾鞣化激素基因克隆及其功能分析

鞣化激素是调节昆虫表皮骨化和翅膀发育的一种神经激素, 尽管已经在许多不同种昆虫上克隆了鞣化激素基因, 但是关于小菜蛾 Plutella xylostella鞣化激素及其基因的研究至今未见报道。本研究克隆了两个小菜蛾鞣化激素基因Pxbursα和Pxbursβ （GenBank 登录号分别为KF498645和KF498646）全长cDNA, 其序列长度分别为537 bp和360 bp, 与已报道的其他昆虫的鞣化激素氨基酸序列一致性分别为51%~68% 和37%~57%。实时定量PCR分析发现Pxbursα和Pxbursβ均在蛹期表达量高, 而在幼虫期和成虫期的表达量低。以Pxbursα部分序列的双链RNA（dsRNA）饲喂小菜蛾4龄末期幼虫, 发现蛹期Pxbursα的表达受到了显著抑制, 小菜蛾的发育停滞在蛹期而无法正常羽化, 并最终死亡。由此推测, 小菜蛾鞣化激素基因在蛹期的大量表达对其生长发育和羽化具有重要的作用。     

植物激素茉莉酸“核受体”作用机理

<正>激素不仅调控植物的生长发育,也调控植物对环境的适应性等。传统认为,植物激素的受体定位于细胞膜上。以油菜素内酯(brassinosteroid,BR)为例,其受体BRI1(brassinosteroid insensitive1)是定位于细胞膜上的富含亮氨酸重复(leucine-rich-repeat,LRR)的受体激酶,当BR与胞外的LRR结构域结合     

胰岛素受体酪氨酸激酶与胰岛素作用

关于胰岛素的作用机制,目前有一种假说,认为胰岛素与其受体的α亚基结合后将信息传递给β亚基,引起β亚基酪氨酸激酶自身磷酸化而激活。酪氨酸激酶可以使细胞内其他蛋白质磷酸化,从而启动一系列细胞内事件发挥胰岛素的多重调节作用。通过近六年来的深入研究,已经了解胰岛素受体酪氨酸激酶在介导胰岛素的绝大多数生物学效应中起着关键作用。本文对这方面的研究进展情况及前景作一简要综述。 (一)胰岛素受体的结构近年来采用亲和标记、免疫沉淀、亲和层析、分子克隆等技术,对胰岛素受体的结构进行了研究。现在已了解胰岛素受体分子由两个13.5万分子量的α亚基、两个9.5万分子量的β亚基,三对二硫键连接而成。胰岛素受体的α及β亚基是由一1382个氨基酸组成的前受体原     

含氮激素作用原理的一些新认识

对激素敏感的腺苷酸环化酶复合体至少由三种蛋白质组成:受体、催化单位和调节单位(G单位)。G单位处于受体和催化单位之间,对后者起刺激或抑制作用,鸟核苷酸与G单位活动的调节有关。激素受体可在细胞膜内移动、聚集,并能与激素一起进入细胞内,在某些情况下,受体的聚集可造成受体激活。几种控制生长的激素与细胞膜受体结合后,该受体便具有蛋白激酶的活性,并特异地使受体的酪氨酸残基磷酸化,这一作用不仅与激素对细胞生长控制有关,还可能与肿瘤的发生有关。     

转化淋巴细胞胰岛素受体酪氨酸蛋白激酶活性及细胞内源性底物的研究

本文对增殖期的淋巴细胞胰岛素依赖性酪氨酸蛋白激酶活性及内源性废物进行了分析研究。在纯化的健康人淋巴细胞中加入适量的植物血凝素(PHA),经过72h培养即成为转化淋巴细胞(增殖期淋巴细胞)。应用~(32)P参入实验,证实转化淋巴细胞胰岛素受体具有胰岛素依赖性的酪氨酸蛋白激酶活性,与未转化的对照组相比其活性增加约9倍。Scatchard分析表明转化后淋巴细胞膜表面胰岛素受体数增加3.5倍。应用抗酪氨酸磷酸酯抗体,对胰岛素作用前后的转化与未转化淋巴细胞内,酪氨酸残基磷酸化的蛋白进行了鉴定,结果表明:除了95kD受体β亚基自身磷酸化外,45kD蛋白质也明显磷酸化,我们命名它为PP45。我们认为PP45可能是淋巴细胞中胰岛素受体酪氨酸蛋白激酶的主要内源性废物,它的磷酸化是胰岛素信息传递过程级联反应的初始步骤。     

心肌肌钙蛋白Ⅰ的磷酸化与非磷酸化调节

由于心肌肌钙蛋白复合体Ⅰ亚基(Troponin Ⅰ,TnⅠ)特殊的分子结构,使其在心肌收缩过程中起"分子开关"的重要作用.心肌TnⅠ具有6个磷酸化位点,第23/24位丝氨酸残基可被蛋白激酶A(PKA)、蛋白激酶D(PKD)和蛋白激酶G(PKG)磷酸化,发挥正性肌力作用;第43/45位丝氨酸残基以及第144位酪氨酸残基可被蛋白激酶C(PKC)磷酸化,可能主要起负性肌力作用;蛋白激活激酶(PAK)磷酸化第149位丝氨酸残基后的作用尚待探明.另外,经蛋白水解酶calpain降解含磷酸化位点的片段,产生去磷酸化作用;亦可通过降解一些特定片段来改变TnⅠ空间构象,引起非磷酸化调节作用.     

NR2B亚基1472位点酪氨酸磷酸化在低氧/缺血中的神经保护作用

N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid,NMDA)离子型谷氨酸受体,NR2B亚基作为其重要组成部分,在大脑的各种生理过程中发挥着重要作用。NR2B亚基包含多个酪氨酸、丝氨酸和苏氨酸磷酸化位点,在低氧/缺血条件下,通过NR2B磷酸化变换使神经细胞对其产生应答。本文对NR2B亚基酪氨酸1472磷酸化及其在低氧/缺血情况下发挥的生理学功能进行综述,为低氧/缺血神经保护研究提供思路。     

过氧亚硝酸根与细胞信号转导

生物系统中产生的过氧亚硝酸根(peroxynitrite,ONOO-)具有强氧化性,能够损伤多种生物大分子,产生细胞毒性。细胞通过激活信号通路产生应激反应,其中包括蛋白质酪氨酸激酶(PTK)依赖的多种路径,而ONOO-通过硝化或氧化作用调节酪氨酸的磷酸化。酪氨酸残基的硝化能直接影响酪氨酸的磷酸化,而磷酸酶的氧化将导致酪氨酸磷酸化/去磷酸化平衡的改变,ONOO-激活细胞信号转导通路的作用机制对认识其生理病理功能具有重要意义。     

胃肠黏膜G蛋白偶联受体5阳性细胞研究进展

干细胞和再生医学的研究已成为自然科学中最为引人注目的领,人类已在胚胎干细胞、部分成体干细胞如骨髓造血干细胞方面取得进展,但在其他成体干细胞研究,特别是胃肠黏膜干细胞研究领进展甚少.富含亮氨酸重复序列的 G 蛋白偶联受体5(LGR5)是 G 蛋白偶联受体超家族的成,在胃肠黏膜隐窝基底有少量表达,其阳性细胞可在体内分化为胃肠黏膜所有类型的细胞,被认为是可能的胃肠黏膜成体干细胞.LGR5阳性细胞的研究,对组织工程、消化道疾病发病机制研究、干细胞治疗、肿瘤治疗等方面有重要意义.     

棉铃虫漆酶2基因的分子鉴定

【目的】黑化反应在昆虫表皮骨化以及免疫防御过程中起着重要作用, 酚氧化酶是黑化反应中的关键酶类, 漆酶2 (laccase2, LAC2)是酚氧化酶的一种, 在昆虫变态发育和免疫系统中起着重要的作用。本研究旨在探讨LAC2在棉铃虫Helicoverpa armigera表皮骨化中表达模式及激素调控作用。 【方法】采用PCR及RACE的方法, 从棉铃虫5龄幼虫中得到了lac2 cDNA全序列。利用荧光定量PCR、 激素处理及RNA干扰方法, 对LAC2的表达模式差异和激素调控作用进行分析。【结果】序列分析表明, lac2 cDNA全长3 221 bp, 编码框长度为2 268 bp, 编码756个氨基酸残基。发育时序表达分析发现, lac2在幼虫各龄期表达规律相似, 均在蜕皮期高水平表达, 在5龄96 h转录水平达到最高峰。组织表达结果分析, lac2基因在幼虫表皮和成虫卵巢以及触角表达量较高。激素处理实验发现, 保幼激素类似物（methoprene）对lac2基因转录有抑制作用; 蜕皮激素（20-hydroxyecdysone）则促进其表达。进一步利用RNA干扰蜕皮激素受体EcR （ecdysone receptor）和USP （ultraspiracle isoform）基因发现, 干扰后蜕皮激素受体的表达明显受到抑制, 同时lac2基因的表达也显著受到抑制, 表明蜕皮激素调控lac2基因转录。【结论】这些结果为进一步研究漆酶在昆虫表皮的骨化以及免疫防御等方面不同的生理功能提供理论依据。     

白血病抑制因子促进胚泡植入的研究进展

白血病抑制因子是一多效性细胞因子,能促进哺乳动物的早期胚胎发育和启动胚泡植入,其基因表达和生物合成受母体因素(如甾体激素和其他细胞因子)的控制.gp130是白血病抑制因子家族受体的亲和力转化亚基,其同源/异源亚基的二聚体能够激活酪氨酸激酶,通过不同途径调节靶基因的表达.