家蚕bcl-2家族基因的功能及其凋亡调控机制研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31172269
项目类别：
面上项目
资助金额：
62.0万
负责人：
鲁成
依托单位：
西南大学
学科分类：
C1709.养蚕学
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
陈鹏；张春冬；彭丽娜；李方方；黄茂华；陈雪梅；
关键词：
基因调控家蚕 bcl2基因家族细胞凋亡

项目摘要

家蚕属于完全变态昆虫，一生经过卵、幼虫、蛹和成虫（蛾）等发育阶段完成其生命周期。家蚕是重要的经济昆虫，也是鳞翅目昆虫的模式昆虫。加强家蚕细胞凋亡等细胞生物学的基础研究，将推动家蚕作为鳞翅目害虫模式、医药与疾病模型的应用，为我国建设具有独立知识产权和优势地位的模式生物做出重要贡献。Bcl-2家族作为一个非常重要的基因家族，在细胞凋亡的发生与调控中起到核心作用，而家蚕bcl2家族基因数目与功能还不清楚。项目将通过生物信息学分析方法、基因芯片分析技术、RNAi技术和基因过表达技术寻找家蚕bcl2基因家族新成员、克隆家蚕bcl2基因家族成员并进行功能研究，从而获得家蚕bcl2基因家族成员的功能及其凋亡调控机制。通过项目实施，可揭示家蚕Bcl2家族基因的功能及其凋亡调控机制，丰富和完善细胞凋亡的理论，同时也为鳞翅目昆虫的病虫害防治提供可靠的理论依据，并可推进家蚕的模式生物化进程。

结项摘要

家蚕作为鳞翅目昆虫模式生物，属于完全变态昆虫，其一生经历卵、幼虫、蛹、成虫（蛾）四个发育阶段，它是中国传统经济昆虫，具有重要的经济和文化价值。凋亡（Apoptosis）是一个生理性的由基因调控的高度保守的死亡过程，它在维持机体内环境的稳定和防御外在伤害等方面起着重要作用，对机体的生长、发育及维持正常生理功能都有着重要意义。在昆虫细胞中，对凋亡调控机制的研究近些年虽取得了一些进展，但对于理解细胞凋亡的具体机制还远远不够。本项目选取凋亡途径中起决定作用的线粒体途径深入研究。在线粒体凋亡途径中，Bcl-2蛋白家族行使着重要的功能，它们之间相互作用或与其它蛋白相互作用，共同对线粒体通路进行调控。在家蚕中，Bmbuffy是目前已鉴定的Bcl-2家族同源基因，但其具体功能还完全未知。鉴于此，本文对Bmbuffy基因在线粒体内源性凋亡途径中的功能进行了研究。利用HCPT作为诱导剂诱导家蚕卵巢细胞系BmN-SWU1发生凋亡，经过一系列检测确认HCPT诱导的细胞凋亡可以通过内源性线粒体凋亡途径。截短实验和细胞定位分析发现BmBuffy借助其C端疏水跨膜结构域定位于线粒体外膜和内质网外膜上。在HCPT诱导的凋亡过程中，过表达BmBuffy一方面可以抑制细胞色素C释放，降低Caspase-3酶活性及细胞凋亡率，同时提高细胞增殖活力而抑制家蚕细胞系发生凋亡；另一方面过表达的BmBuffy蛋白和P53蛋白发生拮抗作用从而抑制家蚕细胞系发生凋亡。BmBuffy干涉实验也进一步证明其抑制细胞凋亡的功能。另外，BmBuffy还参与了饥饿诱导的细胞自噬的调节，并且只有锚定在内质网外膜上的Bmbuffy能通过与Atg6的相互作用抑制家蚕细胞的自噬。综上所述，Bmbuffy在家蚕细胞线粒体凋亡途径及自噬过程中都发挥重要功能，是调控凋亡与自噬的关键基因。因此，对Bmbuffy基因功能的研究将有助于了解家蚕细胞中凋亡与自噬的相互关系，并为后续相关研究提供理论基础，为鳞翅目昆虫生长发育调控机制的研究，鳞翅目害虫防治以及医学与疾病模型建立提供理论参考。