家蚕转录因子BmPOUM2基因可变剪接的调控机理

This project will study the alternative splicing mechanism of the transcription factor BmPOUM2 that be involved in the metamorphosis of wing disc and produced the different isoform during the different stages in the domesticated silkworm by using the approaches of molecular biology, cellular biology,developmental biology, transcriptomics,and biotechnology. The research contents include: 1) expression and functional analysis of BmPOUM2 isoforms; 2) identification of the splicing regulatory elements of BmPOUM2; 3) identification of the splicing regulatory factors of BmPOUM2; 4) functional analysis of the splicing regulatory factors. The study will be important for the explanation of the molecular mechanisms of wing disc metamorphosis. It can also provide important clues to the clarify for the development and regeneration mechanism of animal tissues and organs, and may develop the relative splicing regulatory elements or splicing regulatory factors to the new target sites or target molecules which regulate the insect development.

项目以调控家蚕翅原基变态发育的转录因子BmPOUM2为研究对象，采用分子生物学、细胞生物学、发育生物学和转录组学等方法，研究BmPOUM2在不同发育时期产生不同剪接形式的可变剪接机理。研究内容包括：1）BmPOUM2两种剪接形式的表达与功能分析；2）BmPOUM2剪接调控元件的鉴定；3）BmPOUM2剪接调控因子的鉴定；4）BmPOUM2剪接调控因子的功能分析。研究将有助于阐释家蚕翅变态发育的机理，也可为动物组织器官的发育和再生机理的阐明提供重要的线索，并有可能发展相关的剪接调控元件或剪接调控因子为调控昆虫生长发育的新靶标位点或靶标分子。

POU家族转录因子在后生动物中广泛存在并调控多种发育进程。多数POU家族蛋白被发现存在同源异构体，但同源异构体的具体功能及其产生的分子调控机制确鲜有报道。本项目阐释了POU家族第3类转录因子POUM2的两个同源异构体在家蚕胚胎发育中的具体功能，并进一步解析了BmPOUM2 pre-mRNA的剪接调控机理，还探究了保幼激素通路关键转录因子Kr-h1响应蜕皮激素的分子机制及其生理功能。在国际重要SCI刊物发表4篇论文，获授权国家发明专利3项，圆满完成了计划任务。主要取得如下重要结果：（1）细胞核中的BmPOUM2-L分别通过调控Delta、ChsB及Th转录参与胚胎肠道干细胞分化、围食膜形成及表皮黑化与硬化，细胞质中的BmPOUM2-S与GLI互作后进入细胞核调控Delta和Th转录，但不调控ChsB转录；（2）剪接调控因子Squid-1与Bmp-2及Tra-2互作后抑制BmPOUM2-L剪接成BmPOUM2-S；（3）发现Squid-1还分别通过直接调控MAPK通路的MAP3K7和Wnt通路Axin pre-mRNA的可变剪接参与胚胎发育过程中肠干细胞分化；（4）发现剪接调控因子hnRNPA1通过调控蜕皮激素通路相关因子和翅原基发育分化相关转录因子的剪接进而调控翅原基变态发育；（5）20E-KRP-Kr-h1-VgR参与调控家蚕卵巢发育与卵子成熟。研究结果拓展了POU蛋白的功能，为揭示昆虫胚胎发育的分子机制提供了数据，丰富了动物器官发生的基础理论，为今后研制新型昆虫生长调节剂奠定基础。