猪带绦虫胰岛素与受体的相互作用及其对葡萄糖代谢的调节

Cysticercosis is an important zoonosis. Previous studies have shown that although the insulin receptors (IRs) and downstream molecules in the parasitic helminthes share high homology with these in mammals and no genes coding insulin-like peptides (ILPs) are reported in these parasites, the host-derived insulin has been shown to be used in metabolism. Our primary study indicates that Taenia solium has both IRs and ILPs loci, but their expression features and how they work together in glucose metabolism remains unclear. In this study the genes ILPs and IRs will be cloned and analyzed in structural, phylogenetic, expression and tissue distribution aspects based on the data of T. solium genome and transcriptomes. Moreover, the interactions between host-derived insulin or ILPs and IRs will be investigated using yeast two-hybrid and the regulatory effects of host-derived insulin and ILPs on T. solium glucose metabolism will be probed via IR blocking with antibodis or inhibitors using RNAi and real-time PCR. The results in this study will illustrate the existence of double mechanisms of host-derived insulin and ILPs use in T. solium glucose metabolism, providing some clues for ILPs and IRs studies in other helminths and for development of new anti-helminth drugs.

已有研究表明，寄生蠕虫不存在胰岛素（样）（ILPs）基因，却存在与哺乳动物同源性很高的胰岛素受体（IR）及下游分子，并且能利用宿主胰岛素调节自身代谢和生长发育。本课题组的前期研究表明，猪带绦虫基因组中存在IRs和ILPs基因，那么它是否同时存在宿主和自身胰岛素两种调节机制呢？本项目在分析猪带绦虫基因组和转录组的基础上，克隆ILPs及IRs基因，分析其结构特征、分子进化关系及表达特征，阐明ILPs、IRs在虫体不同发育阶段的组织分布；利用酵母双杂交研究宿主胰岛素、ILPs与不同IRs间的相互作用及不同IRs、ILPs间可能的对应关系；进而通过受体封闭、受体抑制剂、RNAi、real-time PCR分析宿主胰岛素、ILPs对猪带绦虫葡萄糖代谢的调节作用。旨在阐明猪带绦虫利用胰岛素或ILPs调节糖代谢的分子基础，为寄生蠕虫ILPs、IRs的相关研究及新型抗寄生虫药和疫苗设计奠定基础。

已有研究表明，寄生蠕虫不存在胰岛素（样）（ILPs）基因，却存在与哺乳动物同源性很高的胰岛素受体（IR）及下游分子，并且能利用宿主胰岛素调节自身代谢和生长发育。本课题组的前期研究表明，猪带绦虫基因组中存在IRs和ILPs基因，那么它是否同时存在宿主和自身胰岛素两种调节机制呢？本项目在分析猪带绦虫基因组和转录组的基础上，克隆Tso-ILP-1、Tso-ILP-2ILPs及TsIRs（1316和4810）基因，根据其结构特征、分子进化关系，证明猪带绦虫不仅存在胰岛素受体，而且也具有胰岛素样分子；通过免疫组化表明，ILPs、IRs主要分布于猪带绦虫成虫的生殖器官和体壁，推测与虫体的生殖发育和葡萄糖吸收有关；利用荧光共聚焦和免疫共沉淀表明，猪带绦虫TsIRs（1316和4810）不仅能与宿主（人）胰岛素相互作用，而且还可与自身编码的ILPs发生相互作用，说明绦虫可以利用两种来源的胰岛素调节自身生长发育；以体外培养的豆状囊尾蚴为模型，通过受体封闭、受体抑制剂、受体增强剂等分别处理虫体，发现用抗体封闭受体可以完全抑制虫体胰岛素受体的磷酸化水平，进而使其葡萄糖吸收和糖原合成明显下降。说明胰岛素信号通路在虫体葡萄糖代谢中发挥重要作用；体内试验也表明，重组TsIRs（1316和4810）作为免疫原可以大大降低豆状囊尾蚴的感染率，具有作为疫苗候选分子的潜力。本研究将为研制基于胰岛素-受体信号通路的新型药物和疫苗提供新的思路。