马氏珠母贝胰岛素样多肽受体基因的鉴定与生物学功能分析

IGF系统在动物的发育、生长及繁殖活动中起着重要的生物学作用，而其主要通过IGF受体发挥作用。马氏珠母贝是一种重要的海洋双壳贝类，是我国及世界上海水珍珠生产培育的主要贝类，目前对于该物种及其他贝类IGF系统在生长发育中的生理功能和作用的认识还很少。鉴于在低等动物中胰岛素样多肽受体具有进化上的高度保守性。本项目通过分子生物学技术和生物信息学对马氏珠母贝胰岛素样多肽受体基因进行全长克隆和结构分析；通过免疫共沉淀和细胞信号转导研究，研究其与配体IGF的结合特性和介导的细胞信号转导途径；通过real-time PCR、蛋白质表达和数字基因表达谱技术，分析胰岛素样多肽受体基因在胚胎、幼虫变态发育，性腺发育及外套膜细胞等生理代谢中的表达和调节，从而鉴定该基因的功能并认识其生物学作用。为阐释马氏珠母贝内分泌调控机制和作用奠定科学基础。

胰岛素样家族不仅是动物生长、发育和代谢的重要调节因子，也是调控生长激素活性的调节因子。它通过与酪氨酸激酶受体（胰岛素受体）结合，在跨膜传递信息和调节细胞功能中发挥着重要的作用。为了更好地了解胰岛素样多肽受体（pfirr）对马氏珠母贝的发育调控的作用，我们克隆了5.326 kb编码pfirr的 cDNA并分析其功能特点。结果显示pfirr的结构与牡蛎高度同源，并呈现出所有的胰岛素受体和酪氨酸激酶结构域的典型特征。实时定量PCR分析表明，pfirr广泛存在于马氏珠母贝的各个组织和发育阶段中。不同浓度激动剂hrIGF-I（1，2，4和8μM / L）和不同浓度的拮抗剂PQ401（5，15，25，50和100μM / L）处理不同发育时期的马氏珠母贝胚胎（极体期，担轮幼虫期和D形幼虫期），pfirr基因的表达变化规律揭示pfirr可能参与调控马氏珠母贝胚胎发育过程。胰岛素样多肽受体在性腺发育周期中均表达，其中，在雌性性腺的生长期表达最高，而在雄性性腺中生长期的表达最低，休止期表达最高，推测该基因参与了性腺发育过程，在卵子发生过程和精子发生前的能量储备起重要作用。.胰岛素激活的MAPK和PI3K信号通路是真核生物中主要的细胞内信号转导模块，保守性较高，参与了多种细胞过程，包括细胞增殖，代谢和寿命。但是，目前在马氏珠母贝中还没有任何相关的研究报道。我们的研究结果证实pfIRR（马氏珠母贝胰岛素样多肽相关受体）可以与人的IGF-I（hrIGF-I）作用，并激活马氏珠母贝卵母细胞的MAPK和PI3K信号途径。PQ401抑制pfIRR后显著性减弱卵母细胞基本的和hrIGF-I诱导的MAPK和Akt/PKB在T308和S473点位的磷酸化作用。而且，MAPK和PI3K通路存在交叉对话现象，在实验设定的条件下，MEK正调控PI3K通路，PI3K也正调控MAPK级联反应。体外注射hrIGF-I能通过刺激PI3K和MAPK信号通路，增加pfirr、葡糖激酶和蛋白磷酸酶1的表达水平，降低血液中的葡萄糖含量，增加消化腺的糖原含量。这些结果表明，在马氏珠母贝中存在保守的MAPK和PI3K信号通路，且能传递hrIGF-I作用的信号以调控糖原代谢。