神经肽Tachykinin调控棉铃虫中肠脂肪代谢分子机理

The neuropeptide tachykinin(TK) producted in endocrine cell of insect midgut regulate lipid homeostasis. Once binding with its G-protein receptor, TK uses cAMP as second messenger. cAMP activates its down-stream signal, TK/TKR/PKA pathway, which regulates a serial of unknown targeted signals and thus influence lipid homeostasis. However the molecular characteristic of PKA, PKA effect lipid homeostasis, PKA-mediated down-stream signal molecules still keep elusive. In this proposed study, the associated studies regarding to cAMP/PKA action，especially PKA-regulated targeted molecules and their corresponding functions in midgut are studied by phosphoproteomics, RNAi, GC/MS etc. This study, using Helicoverpa armigera as a model, will not only elucidate the molecular mechanism of lipid metabolism in insect, but also provide a new approach for special targets for chemical control.

昆虫中肠脂肪代谢被认为是TK/TKR/PKA信号通路参与调控的。TK一旦与G-蛋白受体结合，就以环腺苷酸（cAMP）作为第二信使进行信号转导，cAMP通过激活蛋白激酶Ａ（Protein kinase A，PKA）进而通过磷酸化作用激活下游靶标蛋白，从而调控下游一系列生理生化活动。目前，TK信号转导中的关键途径---cAMP/PKA信号途径介导的脂肪代谢分子机制，尤其是其激活/抑制下游信号分子的鉴定及功能研究仍是未知。本项目拟以棉铃虫为模式昆虫，采用磷酸化蛋白质组学、 RNAi、GC/MS等生理生化与分子生物学技术，对TK/TKR/PKA信号通路在中肠脂肪代谢中的分子特性、PKA调控的下游靶标蛋白的鉴定及其在脂肪代谢过程中的功能等开展研究。该项目为进一步研究HaTK调控棉铃虫中肠脂肪代谢分子机制、发现潜在的抗虫靶标基因提供新的思路。

速激肽（Tachykinin，TK）是由神经元或肠内分泌细胞分泌的一类小分子活性多肽，在进化上属于较为保守的脑-肠神经肽，它广泛分布于中枢神经和肠部组织，能够引起肠的收缩、脂肪代谢甚至是嗅觉的变化，参与多种生理和行为活动。在昆虫特别是鳞翅目害虫中对其功能的研究鲜见报道。本文以棉铃虫为模式，对速激肽的功能进行初步分析，主要从以下方面进行研究：1、速激肽基因在棉铃虫幼虫中分子特性研究；2、饥饿信号诱导与速激肽的关系；3、速激肽调控的下游基因鉴定与功能分析；重要结果有：1、我们利用荧光定量PCR技术检测了速激肽在棉铃虫幼虫的时空表达水平。结果表明，速激肽在棉铃虫幼虫各发育期均有表达；幼虫各龄蜕皮后数小时内表达量相对较高，而在组织特异性表达检测中，发现中肠组织表达量最高，其次是中枢神经系统和唾液腺，血细胞、脂肪体和马氏管中也有表达，但表达量较低；2、将棉铃虫5龄幼虫经过不同时间的饥饿处理，荧光定量PCR检测不同组织转录水平，与对照相比，在不同组织中，饥饿处理对TK基因转录水平在均有显著性提高。3、速激肽在调控发育、取食等方面起着重要作用，注射TK多肽后，与对照组相比，处理组的棉铃虫幼虫重在各个时期均有降低，其中在处理后第1天最为显著，该结果表明速激肽对的生长发育有着重要的作用。同时，注射TK多肽后，幼虫取食量随时间推移先增加随后减少。接下来从生理生化指标上对其进行了相关检测。与对照相比，TK注射后中肠、血淋巴和脂肪体中甘油三酯的含量均有所降低，也暗示速激肽在脂肪能量代谢中发挥着重要的作用。接着我们采用RNAi手段，将棉铃虫幼虫体内TK干扰后，与对照相比，处理组幼虫各个组织的甘油三酯均显著上调，中肠和血淋巴最为明显。