G蛋白β亞基在昆蟲蛻皮激素信號途徑中的功能研究.pdf

1、研究背景、存在的科學(xué)問題及研究意義:
　　 昆蟲的生長發(fā)育需要經(jīng)歷生長、繁殖、死亡的生命過程。昆蟲必須通過蛻皮激素(20-羥基蛻皮酮，20-hydroxyecdysone，20E)的作用起始蛻皮(molting)才能繼續(xù)生長。全變態(tài)昆蟲(holometabolous)的一個(gè)世代需要經(jīng)歷卵、幼蟲、蛹和成蟲四個(gè)階段。每一階段向下一階段的過渡以及幼蟲階段不同齡期之間的生長發(fā)育都需要蛻皮。棉鈴蟲(Helicoverpa armigera

2、)屬于昆蟲綱鱗翅目，它的上述蛻皮行為為研究諸如細(xì)胞凋亡、分化、組織重建等生命過程提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺。
　　 目前生命科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題之一就是甾醇類激素的膜受體，集中于受體的尋找以及信號傳遞過程的早期階段的機(jī)制，即甾醇類激素的膜受體是否存在以及激素信號是如何與它們的膜受體結(jié)合并將信號傳遞至胞內(nèi)的。越來越多的研究表明存在甾醇類激素膜受體，并對膜信號途徑進(jìn)行了初步研究。Gβ是異源三聚體G蛋白的亞基，主要功能是與G蛋白γ亞基(G

3、γ)形成Gβγ二聚體，并與G蛋白α亞基(Gα)形成異源三聚體，接受GPCR信號并將信號向下游傳遞。有報(bào)道顯示G蛋白偶聯(lián)受體(G protein coupled receptors，GPCRs)作為膜受體參與了20E信號途徑，并將信號傳遞至胞內(nèi)，啟動鈣離子通道，從而引起細(xì)胞程序性死亡。本研究的主要內(nèi)容集中于GPCR信號途徑G蛋白beta亞基(Gβ)。本研究的目的在于探索Gβ參與20E信號途徑的方式以及Gβ在其中所起的作用。
　　

4、研究結(jié)果:
　　 本文對Gβ基因在棉鈴蟲組織的分布以及發(fā)育階段的轉(zhuǎn)錄水平變化進(jìn)行了初步探索，通過添加外源蛻皮激素的方式研究蛻皮激素對該基因轉(zhuǎn)錄水平的影響，并且通過RNA干擾技術(shù)研究沉默此基因后對于20E信號途徑中的重要基因轉(zhuǎn)錄水平的影響。研究發(fā)現(xiàn)該基因在棉鈴蟲四種組織中均有不同程度的表達(dá)，并且該基因在棉鈴蟲變態(tài)期的中腸組織中表達(dá)量較高，而此時(shí)20E滴度正處于峰值。棉鈴蟲表皮細(xì)胞系以及蟲體水平的激素刺激實(shí)驗(yàn)都表明該基因可被20E上

5、調(diào)表達(dá)。沉默該基因后，幼蟲的生長發(fā)育受到影響，20E調(diào)控的多個(gè)重要轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄水平下調(diào)，這表明Gβ基因參與20E信號途徑。該基因的亞細(xì)胞定位也可受20E的誘導(dǎo)而由細(xì)胞膜附近向胞質(zhì)內(nèi)遷移，這表明20E可通過非基因組途徑參與對細(xì)胞生命活動的調(diào)節(jié)。
　　 研究結(jié)論與意義:
　　 本文通過研究發(fā)現(xiàn)了鱗翅目昆蟲棉鈴蟲中的一種G蛋白β亞基在幼蟲發(fā)育的變態(tài)期中腸組織中高表達(dá)，首次發(fā)現(xiàn)該基因可直接參與20E信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，并響應(yīng)20E的誘