捻转血矛线虫胰岛素样生长因子信号传导通路重要基因结构和功能的研究

过度使用化学药物防治严重危害人畜的寄生线虫病已造成严重的寄生线虫抗药性问题以及药物残留问题，因此科学家们一直在寻找有效防治寄生线虫病的新途径。通过选择性地抑制寄生线虫的发育和繁殖从而减少和阻断其传播是防治寄生虫的新途径。而要达到这一目的，必须对寄生线虫的发育和繁殖生物学在分子水平上有深入的了解，这一方面的研究在国内外都非常欠缺。本课题拟选择感染牛羊, 具有重要经济价值的捻转血矛线虫作为研究对象。用先进的分子生物学技术包括PCR, 克隆， DNA序列分析， 生物信息学分析， 蛋白质表达定位， RNA干扰及转基因技术等，研究该虫体内胰岛素样生长因子信号传导通路中重要基因的结构及其功能，以阐明胰岛素样生长因子信号传导通路在捻转血矛线虫生存及生长发育中的分子调控机理。本课题的完成将不仅为阐明寄生线虫的发育生物学奠定坚实基础，并可能为寄生线虫的免疫预防或化学防治找到新的"关键"分子。

捻转血矛线虫(Haemonchus contortus)是寄生于反刍动物皱胃的吸血寄生线虫，呈全球分布，感染严重可导致幼畜的死亡，造成巨大的经济损失。由于缺乏有效的疫苗，针对该寄生线虫病的控制主要依赖于抗蠕虫药，但是长期过度的使用抗蠕虫药已经造成了抗药性的产生和动物产品及环境药物残留问题。基于一些学者提出的“dauer hypothesis”和“daf-c”假说，认为寄生线虫三期幼虫阶段和模式生物秀丽新杆线虫（Caenorhabditis elegans）的dauer由相似的分子机制所调节，本课题通过对调控dauer形成的主要通路的胰岛素样信号传导通路的重要基因的研究，来阐明捻转血矛线虫感染性阶段入侵宿主的重要机制。.本课题通过功能基因组学的方法分离了可能对H. contortus的发育发挥重要作用的Hc-daf-2，Hc-age-1，Hc-aap-1，Hc-pdk-1，Hc-akt-1和Hc-ins-18六个基因，并对其结构特征进行了分析，发现其编码蛋白功能域都比较保守， 但基因结构均比自由生活线虫C. elegans复杂，有更多的内含子和外显子；RNAseq方法分析了基因在H. contortus的各个发育阶段的转录水平变化，发现这六个基因在感染性阶段iL3期均具有较高的转录水平，提示这六个基因在H. contortus入侵宿主的过程中发挥了重要作用；异源转基因方法研究了基因启动子在C. elegans中的空间表达模式，结果显示Hc-daf-2和Hc-akt-1与Ce-daf-2和Ce-akt-1的表达方式一致，基因救援实验结构显示Hc-daf-2基因对C. elegans daf-2缺失株（CB1370）能够呈现部分救援的效果，进一步说明Hc-daf-2和Hc-akt-1在H. contortusiL3可能发挥了重要作用。Hc-age-1，Hc-aap-1和Hc-pdk-1的启动子只定位在肠道，与Ce-age-1，Ce-aap-1和Ce-pdk-1定位在肠道和神经稍有差异，这说明寄生线虫与自由生活线虫的调控方式是存在差异的，这可能与寄生线虫的生活环境（宿主体内）相对稳定，其神经调节可能在生物进化中得以退化所致。.总之，本课题研究发现有助于我们从分子水平了解H. contortus发育的调控机制，特别是对从自由生活阶段向寄生生活阶段过渡的调控作用，为研究和开发针