家蚕卵黄原蛋白受体与贮藏蛋白相互作用的分子机制研究

Silkworm is the model organism of lepidopteran insects. Bombyx mori storage protein 1 (BmSP1) is a kind of aromatic protein synthesized in the fat body of female silkworm larval, released into the hemolymph of silkworm and transferred to the fat body during pupatation again, whose function is to provide amino acids and proteins for the growth and development of silkworm, but the process transferring into the fat body from the hemolymph so far is not clear. Bombyx mori vitellogenin receptor (BmVgR) plays an important role in the ovary and embryo development. Our recent study found that, the extracellular ligand binding domain 1 (LBD1) of BmVgR bound to the female-specific BmSP1 specifically, presumably involved in the transmembrane transport of BmSP1. To elucidate the molecular mechanism and its biologic significance of BmVgR bound with BmSP1, this project will use a variety of methods to clone the LBD1 gene, mutate its key sites or sections, express and purify these wild type and mutatant proteins, analyze the secondary and tertiary structures of these proteins and the interactions between LBD1 and its mutant protein and BmSP1 by isothermal titration calorimetry (ITC) and verify whether BmVgR can mediate the transmembrane transport of BmSP1 by Western Blot and intracellular fluorescence colocalization. These studies will be valuable for the study on the structure and function of BmVgR and biological control of lepidopteran pests in agriculture and forestry.

家蚕是鳞翅目昆虫的模式生物。家蚕贮藏蛋白1(BmSP1)是雌蚕幼虫脂肪体中合成释放到血淋巴的一类芳香蛋白，在家蚕上簇化蛹时，又由血液转移到脂肪体中，为其生长发育提供营养，但是这一转移过程至今并不清楚。家蚕卵黄原蛋白受体(BmVgR)在卵巢和胚胎发育过程中具有重要的功能。我们的研究发现，BmVgR细胞外配体结合结构域LBD1能与BmSP1结合，推测可能介导了BmSP1跨膜转运。为深入研究BmVgR与BmSP1结合的分子机制及其意义，本项目将运用多种研究方法，克隆LBD1基因，突变LBD1基因关键位点或者区段，表达并纯化这些蛋白，分析这些蛋白的二级和三级结构，利用恒温等热滴定分析LBD1及其突变体蛋白与BmSP1的相互作用，通过Western Blot和细胞内荧光共定位验证BmVgR是否能介导BmSP1的跨膜转运。这些研究将为BmVgR的结构和功能研究，农林类鳞翅目害虫的生物防治提供重要参考。

储存蛋白是昆虫脂肪体中合成的主要蛋白质。大多数昆虫在化蛹之前，将储存蛋白释放到血淋巴中，在化蛹时又重新吸收到脂肪体中。贮藏蛋白是昆虫非蛹期的重要氨基酸和营养资源，对昆虫的变态发育和卵子发生起着重要的作用。储存蛋白的转运是一种选择性的特异性受体介导的过程。家蚕是鳞翅目昆虫的模式生物。然而，迄今为止，在家蚕中尚未确定介导储存蛋白转运的受体。本研究中，我们表达和纯化了家蚕卵黄蛋白原受体（BmVgR）的第一个配体结合结构域LBD1，利用pull-down实验发现LBD1能够与家蚕幼虫血淋巴中的未知蛋白结合。通过质谱鉴定这种未知的蛋白是雌蚕特异性储存蛋白SP1。BmSP1是雌蚕幼虫脂肪体中合成释放到血淋巴的一类芳香蛋白，而BmSP2在雌蚕和雄蚕中均有表达。接下来我们分别从雌蚕和雄蚕血液中纯化了BmSP1和BmSP2，利用免疫印迹法、免疫共沉淀和等温滴定量热分析发现LBD1可以特异性与SP1结合，而不能与SP2结合。LBD1与SP1的结合依赖于Ca2+的存在，因为它对维持LBD1的正确构象至关重要。LBD1包含有4个不同的配体。缺失突变和等温滴定量热分析揭示，LBD1的第一和第三配体（LBR1和LBR3）对于LBD1与BmSP1的结合是必不可少的，而LBR2和LBR4对其特异性结合也有一定贡献。我们的研究结果暗示BmVgR可能是BmSP1的受体，在家蚕幼虫-蛹转化过程中介导了BmSP1从血淋巴到脂肪体的转运。这些研究为深入揭示BmVgR的结构和功能提供了重要的基础，同时为农林类鳞翅目害虫的生物防治提供了新的靶标和线索。