中科院李胜中科院上海分院李胜研究组揭示果蝇变态发育的激素调控新机制

2017-11-26

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文章简介：昆虫的变态发育受20E和JH的协同调控:20E主导幼虫蜕皮和幼虫-蛹-成虫变态;JH则在幼虫蜕皮期拮抗20E作用而维持幼虫性状,从而阻止变态提前发生.经过20多年的努力,20E信号传导途径已被基本阐明;虽然发现JH至今已近80年,但是"JH受体"之谜和JH信号传导途径直到近几年才被揭示.李胜实验室长期研究JH,以果蝇作为模式昆虫,在鉴定JH受体.阐明JH信号传导.剖析JH-20E互作等方面取得了一系列研究成果:(1)在幼虫蜕皮时期,JH通过拮抗20E诱导的程序化细胞死亡(PCD)而&q

昆虫的变态发育受20E和JH的协同调控:20E主导幼虫蜕皮和幼虫-蛹-成虫变态;JH则在幼虫蜕皮期拮抗20E作用而维持幼虫性状,从而阻止变态提前发生。经过20多年的努力,20E信号传导途径已被基本阐明;虽然发现JH至今已近80年,但是“JH受体”之谜和JH信号传导途径直到近几年才被揭示。

李胜实验室长期研究JH,以果蝇作为模式昆虫,在鉴定JH受体、阐明JH信号传导、剖析JH-20E互作等方面取得了一系列研究成果:(1)在幼虫蜕皮时期,JH通过拮抗20E诱导的程序化细胞死亡(PCD)而“维持幼虫性状” 。

JH缺失导致果蝇在蛹期早期死亡、而JH部分缺失果蝇的成虫生殖能力下降 (Insect Biochemistry and molecular Biology 2010)。

(2)MET是一种bHLH-PAS转录因子。Met突变体对外添JH处理不敏感;超表达Met促进20E诱导的PCD,而外添JH则通过拮抗MET转录活性而阻碍20E诱导的PCD (Development 2009)。

(3)Met缺失突变体没有致死表型,其同源基因gce的突变体也没有致死表型。和JH缺失果蝇一样,Met gce双突变体在幼虫-蛹变态时期死亡,并且20E促进的PCD提前和加剧(Insect Biochemistry and Molecular biology 2011)。

(4)Kr-h1是JH初级反应基因。Met gce双突变体中JH信号传导中断,JH不再诱导Kr-h1表达。JH缺失果蝇、Met gce双突变体、以及Kr-h1突变体中,20E诱导的Br-C表达和PCD提前和加剧(Development 2011)。

(5)Kr-h1启动子区域的JH反应元件为E-box-like motifs。在细胞质中,Hsp83与MET存在较弱的蛋白-蛋白相互作用;在JH存在下,Hsp83-MET互作增强,MET构象改变;Hsp83-MET穿过核孔,进入细胞核,在其它bHLH-PAS共转录因子的作用下,与JH反应元件结合,诱导Kr-h1等JH初级反应基因的表达(图一)(Journal of BioLogical Chemistry 2014)。

(6)USP曾长期被误认为JH受体,但后来大量研究确证USP并不是JH受体,而只是作为20E受体EcR的分子伴侣。EcR与配体20E结合后被激活,而USP的蛋白水平受磷酸化(Journal of Proteome Research 2012)和SUMO化 (Insect Biochemistry and Molecular Biology 2014)等翻译后修饰方式所精细调控。