家蚕脂肪分化发育的Hedgehog信号传导通路调控机制研究

Silkworm fat body play an extremely important role in silkworm growth and development and metamorphosis process, both the synthesis and storage of nutrients sites, but also the vital organs of the in vivo metabolism of various substances. The project is initially to study the hedgehog signaling transduction pathway of silkworm Bombyx mori and its regulation mechanism for adipogenesis. The project focuses on the studies of the cascade of genes in hedgehog pathway in silkworm, such as transmembrane proteins Patched (Ptc) and Smoothened (Smo), the transcription factors such as Cubitus interruptus (Ci), Costal2 (Cos2), Fused (Fu) and protein kinase A(PKA), and the target genes for adipogenesis such as peroxisome proliferator-activated receptors( PPARγ), CCAAT/enhancer binding proteins(C/EBPα、C/EBPβ、C/EBPδ), fatty acid-binding protein (aP2), GATA2 and Coup-TFII etc. The project aims at studying the important hedgehog signaling pathway to elucidate its mechanisms regulating adipogenesis in silkworm. It will be great significant in adipogenesis regulation in silkworm, which have both theoretical importance and practical application in sericulture industry.

家蚕脂肪体是重要的组织器官，在蚕体生长发育和变态过程中发挥着极其重要的作用，它既是营养物质的合成与贮存场所，又是体内各种物质代谢的重要器官。本项目研究家蚕Hedgehog信号传导通路及其在脂肪分化发育中的调控机制。着重研究家蚕Hedgehog信号传导通路中级联基因，即跨膜蛋白受体Ptch和跨膜蛋白Smo基因、主要胞质转录因子Ci、Fu、Cos2和蛋白激酶A（PKA）基因及家蚕脂肪细胞分化的重要靶基因PPARγ、C/EBPα、C/EBPβ、C/EBPδ、aP2 、GATA2、Coup-TFII等的相互调控机理。研究家蚕脂肪分化发育的基因调控，既有重要的理论意义，又有生产上的应用价值。

Hh信号通路广泛存在并高度保守，在动物胚胎多种组织器官的发育中发挥重要作用。研究Hh信号通路的转导机制对于了解动物体的生长发育机制以及某些疾病的发生都有着重要意义。本文主要研究Hh信号通路对于家蚕脂肪细胞分化发育的调控作用。本研究包括以下内容：(1).克隆并鉴定家蚕Hh信号通路的组成基因(Hh、Ptch、Smo、Ci、Fu、Cos2)以及脂肪标记基因AP2。 (2). Hh信号通路在家蚕幼虫不同生长时期活性不同，其中胚胎期活性最高，随着幼虫生长其活性逐渐降低。在家蚕不同组织的检测表明，Hh信号通路在新陈代谢旺盛的组织中活性较高，如丝腺、脂肪体和性腺等。Hh信号通路在家蚕脂肪体快速生长或解离的时期如五龄初期、蛹期活性很高，说明Hh信号通路在家蚕脂肪形成中起着重要作用。(3).对比Hh过表达和RNAi结果，发现在Hh信号通路中，Smo、Ci、Fu为正调控因子，Ptch和Cos2为负调控因子，并且Hh信号通路抑制AP2基因的表达。(4).利用环杷明（Hh通路特异性拮抗剂）处理家蚕体外原代培养脂肪细胞。结果表明：环杷明抑制家蚕体外培养脂肪细胞中Hh信号通路的表达，促进AP2的表达；观察脂肪细胞形态发现环杷明处理明显加快脂肪细胞的分化。说明在家蚕体外培养脂肪细胞中，Hh信号通路受到抑制会促进脂肪细胞的分化。(5).四龄起家蚕幼虫每天添食一定量的环杷明，发现Hh信号通路表达水平受到抑制。连续添食至五龄第1天，取幼虫脂肪体做石蜡切片观察脂肪细胞形态，发现环杷明处理明显促进家蚕幼虫的脂肪细胞分化。本研究结果表明：Hh信号通路抑制家蚕脂肪细胞分化。