Methuselah like受体对赤拟谷盗寿命与生殖的调控及其信号传导机制研究

G蛋白偶联受体Methuselah (Mth)与昆虫的寿命、生殖及应激有关，这与线虫和脊椎动物中insulin/IGF-1通路对寿命的调节具有相似功能，但目前Sun/Mth信号通路与insulin/IGF-1等其他信号通路是相互独立还是协同调控生物体的寿命与生殖这一问题尚不明确。申请者前期研究表明mth-like (mthl) 成员可以分为4个亚类，并且具有不同表达模式。本研究在此基础上以赤拟谷盗为模式材料，利用生物信息学、RNAi、蛋白质组学等方法和技术，对mthl受体基因的功能及其信号传导途径进行深入解析，探索寿命、生殖及应激能力之间的内在联系，并阐明Sun/Mth的信号传导机制。研究结果可为寿命与生殖的研究提供新的认识，为有效地调控生物的寿命与生殖奠定基础。

Methuselah（Mth）在果蝇中被鉴定为GPCR-B家族成员，被报道与其内源性配体Stunted参与调控果蝇的发育、寿命、生殖和应激能力。迄今研究发现mth仅存在于果蝇属，而在其他昆虫中都只有其同源基因mth-like（mthl）存在。但是这些mthls的功能与mth有何异同尚不清楚。研究显示在不同昆虫中分别存在3~5个mthls基因，它们被分为3个mthl亚群，其中赤拟谷盗5个mthls基因分属于这三个亚群，对其研究能有效的揭示mthls基因的功能及可能的分化机制。.研究显示这5个mthls（mthl1-mthl5）基因具有不同时期表达特征，当这些基因被干扰后，赤拟谷盗对饥饿的抵抗能力明显降低，但是仅当mthl1和mthl2表达降低时赤拟谷盗抵抗高温的能力才会显著下降。但是，抑制mthl4和mthl5的表达却增加了赤拟谷盗对百草枯的抵抗能力。不仅如此，在晚期幼虫抑制这些基因的表达，仅mthl1和mthl2影响赤拟谷盗的生长和发育，但是两个基因功能差异较大，mthl1对赤拟谷盗幼虫、蛹的发育及其羽化行为进行调控，而mthl2主要调控其羽化行为。但是二者均降低了赤拟谷盗的生殖量。mthl1和mthl4的表达下调还显著降低了卵的成活率。恢复实验显示这些基因对赤拟谷盗生殖的调控主要是由母性介导。而Mth的候选配体基因stunted (sun)在晚期幼虫、晚期蛹和成虫阶段表达量较高，而且在幼虫、蛹和成虫分别降低stunted的表达将完全抑制赤拟谷盗的变态行为，表现为100%的致死效应。出乎意料的是Tcmthl1 RNAi显著降低了赤拟谷盗stunted的表达。.差异转录组学方法显示ds-Tcmthl1和control组幼虫有812个差异表达基因包括352个上调表达基因，460下调表达个基因。这些差异表达基因分属于47个功能组中，其中涉及免疫、刺激、发育和生殖等生物学过程。而敲低stunted导致1,293个基因表达出现显著差异，包括737个基因上调表达，556个基因下调表达。并显示stunted可能通过影响20E和JH信号通路的活力来调控赤拟谷盗的变态行为。.进而我们还分析了Tcmthl1和stunted的下游信号通路，及相关信号通路中部分基因的功能及其与mthl和stunted的相互关系，为全面解析Mthl和Stunted的功能和信号通路提供了重要基础。