Dpp的靶标基因在果蝇翅芽发育过程中的作用

器官成形素及其靶标基因和动物器官的发育密切相关，如突变会导致人类遗传性的肢体残疾综合症，过度表达常常在多种癌症中发现，增加的表达会抑制细胞的正常衰老并促进癌细胞的入侵扩散。在果蝇中，了解最多的器官成形素之一是Decapentaplegic(Dpp)，它是翅芽发育的关键组织者。Dpp促进细胞的生长、增殖和分化，细胞缺少Dpp就会激发JNK途径的细胞凋亡。申请者2005年在Science上发表了突破性的成果：缺少Dpp的细胞会重组细胞骨架，形成囊肿并被挤出翅芽细胞层，模拟了癌细胞入侵的过程，此过程与JNK途径的细胞凋亡无关。作为Dpp的靶标基因，omb和sal在翅芽发育过程中是否是介导Dpp在细胞形貌发生上的重要作用？它们的突变或异常表达是否和癌细胞的入侵转移密切关联？其中的具体调控机理是什么？这些命题具有重大学术价值。申请者的前期实验已经为深入研究Dpp的靶标基因的作用机理打下良好基础。

本项目所预定的研究计划得到了顺利完成。取得了如下成果：1.发现了Dpp-Omb信号分子通路调控果蝇翅生长的新机理，Dpp-Omb在翅芽中间区域作用为生长抑制因子，在翅芽两侧区域作用为生长促进因子，因此Dpp-Omb信号通路以区域化的方式调控翅芽细胞的增殖。这种特有方式是通过对生长促进因子小RNA Bantam的区域化调控实现的，Dpp-Omb在翅芽中间区域抑制bantam，在翅芽两侧区域促进bantam的表达。2.发现了T-box家族的转录因子Dorsocross（Doc）在果蝇翅芽变态发育中的新机理。Doc在3龄幼虫翅芽上促进沟的发生，把翅芽划分为铰链区和翅刀区。至早期蛹期，Doc的表达逐渐增加，促进翅芽的折叠，促进变态发育。3.设计合成了一类新型的功能化的荧光纳米材料载体分子，可以携带DNA和dsRNA快速进入昆虫细胞，可以大幅提升RNAi的效率。在害虫玉米螟上，实现了喂饲法这一最简便的方法，给害虫取食荧光纳米材料载体分子和几丁质酶dsRNA的混合物后，高效抑制害虫关键基因的表达，导致发育停滞和死亡。本项目发表了3篇高水平论文，1篇Advanced Materials（IF=14.829），2篇Development（IF=6.208）。