昆虫糖脂代谢研究进展

肥胖症和糖尿病的日趋流行已经成为世界范围内的公共健康问题,其病因主要在于体内血糖/血脂含量升高引起的能量代谢紊乱。大量的证据表明,昆虫可以作为研究人类代谢疾病的理想模型,它不仅能合成与哺乳动物同源的糖脂代谢相关激素(如胰岛素样肽和脂动激素),而且还具有进化保守的代谢信号通路(如雷帕霉素靶蛋白信号通路)及相关器官与组织(如中肠和脂肪体)。本文主要介绍了昆虫糖脂代谢的过程与调控机制,重点涉及脂肪体和绛色细胞的生理功能、胰岛素样肽/脂动激素对血糖的拮抗调节、参与营养物质代谢的胰岛素-胰岛素样生长因子信号通路以及与类固醇激素合成相关的胆固醇代谢等内容,并结合最新研究成果对黑腹果蝇Drosophila melanogaster糖脂代谢相关基因及其功能进行了总结,以期为昆虫生理学和人类代谢疾病研究提供参考。     

昆虫海藻糖酶的基因特性及功能研究进展

海藻糖酶(Treh)是昆虫能量代谢必不可少的一类酶, 亦是昆虫体内几丁质合成通路的第一个酶。其基因表达和酶活性直接与正常发育、 蜕皮、 变态以及繁殖等昆虫重要生理过程密切相关。目前已有多种昆虫的海藻糖酶基因被成功克隆, 从而发现昆虫海藻糖酶基因家族由多个成员组成。海藻糖酶基因所编码的蛋白大多数具有一个信号肽前导区, 部分蛋白拥有1~2个跨膜结构域, 根据是否具有跨膜结构, 可将其分为可溶性海藻糖酶(Treh1)和膜结合型海藻糖酶(Treh2)两类, 膜结合型海藻糖酶具有2个特有的标签序列, 即“PGGRFREFYYWDSY”和“QWDYPNAWPP”。海藻糖酶的主要功能是将胞外和胞内的海藻糖降解成葡萄糖, 为昆虫的生命活动提供能量。具体表现为两个方面, 一是参与昆虫几丁质合成途径, 从而调控表皮、 中肠等处的几丁质合成; 二是通过与激素的协同作用, 调控昆虫体内海藻糖和葡萄糖等糖类物质的浓度变化, 从而有效保护体内细胞的适应并渡过相应的逆境环境, 并提高其抗逆能力。鉴于海藻糖酶的重要功能, 其已成为害虫控制的潜在新靶标。不同类型海藻糖酶的功能研究及酶抑制剂的研发与应用将进一步推动害虫生物防治的发展。     

胰岛素受体基因InR调控褐飞虱海藻糖代谢研究

在昆虫中已发现成熟的典型胰岛素信号通路,但是其调控海藻糖代谢途径的机制还未清晰。为探讨胰岛素受体基因在褐飞虱海藻糖代谢平衡及其发育的调控作用,本文采用RNAi技术抑制胰岛素受体(InR)基因的表达,测定处理后海藻糖、糖原和葡萄糖含量及海藻糖酶活变化,并检测InR、类胰岛素多肽(Ilp)、海藻糖代谢途径中关键基因的表达。研究结果表明dsRNA注射后能够显著抑制Ilp和InR基因的表达;InR1低表达后72 h能够显著抑制3种糖类物质的含量;InR表达抑制后72 h可溶性海藻糖酶活性上升,而膜结合型海藻糖酶活性下降;当InR表达受抑制后3个海藻糖酶和2个海藻糖合成酶基因的表达都显著下降。这些结果说明InR能够影响海藻糖等糖类物质的平衡。从而为将来通过调控昆虫血糖平衡来控制害虫提供理论依据。     

昆虫海藻糖与海藻糖酶的特性及功能研究

海藻糖作为昆虫的血糖,对昆虫的能量代谢、滞育、抗逆等具有重要作用。海藻糖酶是海藻糖代谢过程中一个重要的酶类,特异性地将一分子海藻糖水解为两分子葡萄糖而被昆虫利用,其基因表达和酶活性与昆虫各项生理过程密切相关。本文从昆虫海藻糖与海藻糖酶的特性、代谢途径以及它们在昆虫体内的重要作用进行综述,并对海藻糖和海藻糖酶在授粉昆虫方面的研究作了展望。     

昆虫几丁质合成及其调控研究前沿

几丁质合成与降解是昆虫最重要的生理过程之一。本文根据国外和作者自己的研究,综述了昆虫几丁质合成及其调控研究进展。昆虫几丁质的生物合成通路始于海藻糖,终止于几丁质,其中共有8个酶参与。目前研究最多的为海藻糖酶和几丁质合成酶。昆虫存在2个海藻糖酶基因和2个几丁质合成酶基因。可溶性海藻糖酶基因对昆虫表皮的几丁质合成影响更大,而膜结合海藻糖酶基因则主要影响中肠的几丁质合成。几丁质合成酶A主要负责表皮和气管几丁质的合成,而几丁质合成酶B则负责中肠围食膜的几丁质合成。目前,昆虫几丁质合成的调控途径主要有两种:利用RNAi技术和几丁质合成抑制剂。     

昆虫海藻糖及其合成酶基因的特性与功能研究进展

海藻糖广泛存在于细菌、真菌、昆虫、无脊椎动物和植物等大量生物中。它不仅可以作为昆虫的能量来源,而且在抗逆等方面起着重要作用。海藻糖合成酶(Trehalose-6-phosphate synthase,TPS)是海藻糖合成过程中的一个关键酶。目前细菌、真菌和植物中都已经被发现和克隆,但其不存在于哺乳动物中。海藻糖是昆虫的"血糖",主要通过海藻糖合成酶和海藻糖-6-磷酸脂酶(Trehalose-6-phosphate phosphatase,TPP)在脂肪体中催化合成。TPS基因所编码的蛋白序列一般都包含两个保守的结构域:TPS和TPP,分别对应着酵母中的Ots A和Ots B基因。昆虫海藻糖合成酶的基因表达和酶活性的变化与昆虫的多项生理过程有着密切的关系,海藻糖合成酶有可能成为控制害虫的新靶标。     

海藻糖介导的信号转导与植物抗逆性

海藻糖是一种非还原性二糖,它广泛存在于细菌、真菌、酵母、昆虫、无脊椎动物和植物等生物体内。海藻糖不仅作为碳水化合物的储备,而且还是一个多功能分子。海藻糖作为一种信号分子,启动信号转导级联反应,改变基因表达和酶的活性,与激素也有一定的关系。采用基因工程和通过外源施加的方法增加海藻糖在植物体内的积累可以提高植物的抗逆性,这为提高农作物的抗逆性提供了新的策略。     

松针瘿蚊越冬幼虫体内酶活性的时序变化

昆虫的越冬耐寒过程与糖酵解、磷酸己糖途径和抗冻保护性物质合成等一些中间代谢有关的酶有关。该文对松针瘿蚊Thecodiplosis japonensis老熟幼虫1998/1999越冬期间体内上述代谢酶活性的变化进行了研究。越冬期间体内糖原磷酸化酶活性明显地增加,糖酵解有关的酶（己糖激酶、乳酸脱氢酶和醛缩酶）活性较低,以保证更多的碳源（糖原）转化成海藻糖。越冬期间,体内葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活性增高所产生的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH),可为细胞在亚低温状态下发挥正常功能以及体内抗冻保护性物质的合成提供还原动力,同时通过调节体内海藻糖酶活性来维持越冬期间较高含量的海藻糖和移除春季体内累积的过多的海藻糖。     

半翅目昆虫卵黄原蛋白及其合成调控的研究进展

昆虫卵黄原蛋白（Vitellogenins, Vg）是一种多功能的生殖发育关键调控蛋白,在不同昆虫体内的结构、合成调控及功能不尽相同。随着基因编辑技术的成熟,运用分子手段调控Vg的合成,可减少卵黄发生,降低昆虫的繁殖力,成为有效防治害虫的优势方法之一。因此,Vg及其合成调控的研究受到广泛关注。半翅目害虫是农林业的重点防治对象之一,除直接刺吸为害寄主外,其常传播植物病原体,对农业生产造成了严重危害。半翅目昆虫Vg除在生殖发育中的关键作用外,还与病原菌的传播、寄主免疫等密切相关,可成为分子水平防治半翅目害虫及其继发病害的优势靶标。因此,本文总结了半翅目昆虫Vg的合成方式、合成场所,指明了其结构上蛋白亚基数目的差异,概述了其与昆虫免疫反应、植物防御、病毒传播等有关的研究进展,总结了其合成的保幼激素（包括保幼激素受体Methoprene-tolerant和转录因子Krüppel homolog 1等关键调控因子等）、蜕皮激素和胰岛素信号通路等主要的内分泌激素调控通路,以及以营养信号调控为主的非激素调控通路,为探索半翅目害虫的分子防控手段提供理论依据。     

AMPK对黄体脂滴代谢与类固醇激素产生的调节作用

黄体是卵巢重要的内分泌组织,含有丰富的脂滴,储存大量的胆固醇酯与甘油三酯,并参与卵巢功能调节。细胞质中的脂滴可作为细胞信号平台,与其他细胞器发生互作,同时参与控制细胞新陈代谢。促黄体素LH可以通过激活c AMP和PKA信号通路促进脂滴中水解胆固醇酯的激素敏感性脂肪酶(HSL)的磷酸化与激活,为类固醇激素生成提供胆固醇,为线粒体产生能量提供脂肪酸。能量传感器AMPK可以通过破坏代谢途径来抑制类固醇激素生成,如线粒体需要的胆固醇或类固醇激素生成所需的基因表达。另外,自噬也通过清除受损细胞器以及在饥饿时为细胞提供必需营养的方式参与调节细胞的代谢平衡,而影响AMPK活性与脂滴平衡的信号通路可以调控黄体细胞的自噬。由此可见,多个信号通路集中于黄体脂滴,参与调节类固醇激素生成和脂滴代谢。因此,进一步了解黄体细胞代谢通路是深入理解黄体功能与寿命调控机制的基础。     

脂蛋白脂酶基因与代谢综合征关系的研究进展

脂蛋白脂酶是脂质代谢的关键酶之一,是血浆中清除甘油三酯的限速酶,主要催化乳糜微粒和极低密度脂蛋白核心中的甘油三酯水解,使得机体能够利用由食物摄取和肝脏合成的脂肪,同时释放出脂肪酸和单酰甘油.脂蛋白脂酶基因突变可以影响脂蛋白脂酶的活性,从而导致脂代谢紊乱,与肥胖、胰岛素抵抗、2型糖尿痛和高血压的发病风险相关.本文综述了脂蛋白脂酶的结构、功能、基因结构及其多态性与血脂和代谢综合征关系的研究进展.     

海藻糖——昆虫的血糖

海藻糖(trehalose)是由2个葡萄糖分子通过α,α-1,1糖苷键连接的一种非还原性双糖。海藻糖作为昆虫的血糖,对于生物的能量代谢和抗逆等方面具有重要的作用。文章从昆虫海藻糖的发现、海藻糖的化学性质、昆虫中海藻糖的生理作用、代谢途径等方面进行综述,并对昆虫中海藻糖的进一步研究作了展望。     

啤酒酵母AS2.1416海藻糖合成酶基因tps1的cDNA克隆及序列分析

海藻糖 (Ｔｒｅｈａｌｏｓｅ,α ｇｌｕｃｏｐｙｒａｎｏｓｙｌ α 1,1 Ｄ ｇｌｕｃｏｐｙｒａ ｎｏｓｅ)是一种非还原性二糖 ,广泛存在于藻类、细菌、昆虫、无脊椎动物及酵母等许多生物体内。海藻糖除了作为一种储存性碳源外 ,业已被证明在许多逆境 ,诸如高温、高盐、干旱、重金属离子污染、冷冻、辐射等情况下 ,可以有效地保护生物的细胞膜、蛋白质及核酸[1～ 6] 。海藻糖合成酶为一多酶体系。在酵母细胞中 ,其合成分为两步进行。第一步 ,在 6 磷酸海藻糖合成酶 (Ｔｐｓ1)的作用下 ,由ＵＤＰ 葡萄糖和葡萄糖 6 磷酸合成海藻糖 6 磷酸 …     

吸血昆虫生殖调控的分子机制

吸血昆虫是可以传播病原微生物的一类节肢动物,包括蚊虫、白蛉、蠓、猎蝽、跳蚤等。由于其特殊的吸血习性,它们成为了疟疾、登革热、丝虫病、锥虫病等急性传染性疾病的媒介载体。虫媒疾病具有传播速度快、扩散面积广和危害重等特点,不仅严重危害人类健康,还容易造成巨大的经济损失。由于针对虫媒传染病的药物匮乏以及虫媒病原对化学药物抗性的不断增加,阻断吸血昆虫的生殖成为控制虫媒疾病传播的有效措施。保幼激素(juvenile hormone, JH)和20-羟基蜕皮激素(20-hydroxyecdysone, 20E)在昆虫生殖过程中扮演着重要的角色。JH与胞内受体复合物Met/Tai结合后调控JH/Met靶基因表达,进而促进卵黄发生过程,为昆虫之后的吸血及产卵提供了必要条件;20E胞内受体为EcR/USP组成的异源二聚体,两者结合后激活下游基因表达,诱导卵黄原蛋白(vitellogenin, Vg)合成,为发育的卵巢提供营养。营养信号通路(胰岛素信号通路以及氨基酸介导的雷帕霉素靶蛋白信号通路)同样可以激活Vg合成,促进昆虫生殖;此外,营养信号通路与JH和20E之间可以相互作用共同调控吸血昆虫发育和繁殖。碳水化合物代谢以及脂代谢等能量代谢过程是昆虫生殖过程中主要能量来源,可以满足吸血昆虫生殖发育不同阶段极高的能量需求。研究表明,JH和20E信号通路在能量代谢过程中起着重要的调控作用;微小RNA在蚊虫这一类吸血昆虫中被证明与肠道微生物稳态、血液消化以及脂代谢等生理学过程密切相关,进一步影响了蚊虫卵巢发育。近年来,随着分子生物学及测序技术的革新,吸血昆虫生殖调控机制的研究不断取得新的进展。本文主要阐述了吸血昆虫生殖调控的分子机制研究进展,以期为通过调控吸血昆虫生殖的方法以阻断病原传播提供重要线索。     

球孢白僵菌毒素对家蚕糖代谢水平的影响

为明确球孢白僵菌毒素对宿主昆虫糖代谢水平的作用,本研究检测了家蚕幼虫感染球孢白僵菌和注射球孢白僵菌毒素之后组织中海藻糖和糖原含量的变化,以及糖代谢相关基因表达水平的变化;分析了注射毒素和添食海藻糖之后对家蚕幼虫存活率的影响、以及添加毒素之后对BmN细胞的损伤作用。结果表明,家蚕幼虫感染球孢白僵菌和注射毒素后海藻糖和糖原含量显著降低;Bombyxin A2和BmIBP2基因显著上调表达,而糖代谢酶系基因则显著下调表达。注射毒素显著降低家蚕5龄幼虫的存活时间,而补充海藻糖能够延长家蚕幼虫的存活时间。添加毒素能够使家蚕BmN细胞发生凝集作用而最终崩解死亡,并诱导Bombyxin A2和BmIBP2基因显著上调表达以及糖代谢酶系基因显著下调表达。以上结果说明,球孢白僵菌可能通过分泌毒素,作用于家蚕类胰岛素信号通路,调节家蚕自身糖类物质的代谢与合成,破坏家蚕能量代谢与储存平衡,引起家蚕组织细胞凋亡并最终导致家蚕死亡。本研究结果对农林害虫的生物防治、家蚕等经济昆虫僵病防治技术的研究以及球孢白僵菌毒素用于新型降糖药物的筛选和中药僵蚕的开发利用均具有重要意义。     

昆虫胰岛素生理功能的研究进展

胰岛素是由胰岛β细胞经过一些内源性或外源性物质的诱发而分泌的蛋白质激素,通过细胞的信号转导控制调节糖、脂肪和蛋白质代谢,从而影响生殖以及衰老等生长发育过程。近年来研究陆续证实该途径在昆虫中也普遍存在。本文综述了昆虫胰岛素信号途径,胰岛素在调控昆虫生长发育、生殖和行为方面的重要作用,并且胰岛素可以通过对保幼激素和蜕皮激素的影响间接作用于昆虫,对了解胰岛素在昆虫生理功能中的作用及害虫综合防治策略的制定具有积极意义。     

脂联素调节糖脂代谢相关信号通路的研究进展

脂联素是一种主要由脂肪组织分泌的脂肪细胞因子,具有调节糖脂代谢、增强胰岛素敏感性、抗炎和抗动脉粥样硬化等多种作用。在脂联素介导的信号通路中,脂联素首先与脂联素受体(AdipoR)位于膜外的羧基端结合,再通过AdipoR膜内的氨基端与信号接头蛋白结合,进而激活下游的多条信号通路,其中腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)是脂联素信号通路中的关键分子,活化的AMPK可以使其下游的乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)、磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)等多种胞质信号分子磷酸化,介导细胞能量代谢。本文重点综述了脂联素通过AMPK调节糖脂代谢的信号通路的研究进展。     

增进eNOS二聚体活性进而改变NO与ONOO-比例是治疗糖尿病肾病的新方向

糖尿病肾病是糖尿病微血管并发症之一,其发病与代谢失调所致内皮功能障碍相关.血管内皮合成的NO有重要的生理活性,参与肾小球滤过和内皮保护功能.糖尿病肾病会出现NO代谢通路失调,很有可能是糖尿病肾病发展的关键原因.高血糖和脂质紊乱可导致氧化应激、慢性炎症和胰岛素抵抗状态,从而影响由内皮型一氧化氮合酶(endothelial...     

犬尿酸代谢途径异常与中枢神经系统疾病

犬尿氨酸代谢途径(kynurenine pathway,KP)是脑内色氨酸代谢的重要通路。该通路由不同代谢产物及酶系构成,受促炎介质和激素等影响,通过激活或改变通路中代谢产物的合成,调控神经递质释放与功能执行。近些年研究发现,多种中枢神经系统疾病的理化改变与该通路代谢紊乱相关。本文将重点介绍KP组成及其代谢产物的生理功能,并就KP与部分中枢神经系统疾病的研究进展作一综述。     

海藻糖对医用诊断工具酶活性保护研究

研究了干燥条件下海藻糖对胆固醇氧化酶,胆固醇脂酶和过氧化物酶的活性保护作用,并对影响酶活性保存的其它因素进行了试验。加海藻糖干燥的以上三种诊断酶分别在70,55和37℃温度下放置40d,150d和210d后再次测定酶活,结果表明这三种酶的活性均保持在90％以上,而未加海藻糖保护的对照,活性降至20％以下。除海藻糖浓度外,缓冲系统中的介质、离于强度、pH是影响酶活的关键因素。