垂体-甲状腺轴起源探索:文昌鱼促甲状腺素β亚基及其受体的相互作用和功能鉴定

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31772442
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0405.动物资源与保护
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The pituitary-thyroid axis, or thyroid-stimulating hormone (TSH)/TSH receptor (TSHR) system, has been identified in all vertebrate species including lamprey, however, its origin remains a mystery. Given that amphioxus has the Hatschek's pit, a pituitary-like organ, and the endostyle, a thyroid gland-like organ, we thus propose that a TSH/TSHR system might have emerged in this basal chordate. In accordance with our hypothesis above, TSHR gene has been identified in the genome database of Florida amphioxus. In addition, we have also identified a gene encoding β subunit of TSH (TSHβ) in the genome databases of Florida amphioxus and Xiamen amphioxus. However, functional characterization of both TSHβ and TSHR remains open in amphioxus. We have successfully cloned both TSHβ and TSHR genes from the amphioxus Branchiostoma japonicum. Next, we plan to perform the following experiments: (1) RT-PCR analysis and whole mount hybridization of TSHβ and TSHR genes in adult and embryos/larvae; (2) Recombinant expression and purification of TSHβ and TSHR proteins, and preparation of antibodies; (3) Immunohistochemical localization of TSHβ with TSHR; (4) Binding analysis of recombinant TSHβ with TSHR; (5) Activation of TSHR by recombinant TSHβ or/and fusion hormone GpA2/TSHβ; and (6) Examination in vivo of TSHβ and/or GpA2/TSHβ. Based on the experiments above, we will conclude if the TSH/TSHR system or pituitary-thyroid axis already emerged in amphioxus. This study will certainly enrich and deepen our understanding of the origin and evolution of endocrine system in vertebrates.
垂体-甲状腺轴即TSH(促甲状腺素)/TSHR(促甲状腺素受体)信号通路存在于包括七鳃鳗在内的所有脊椎动物中,但其起源和演化迄今仍是一个未解之谜。鉴于文昌鱼存在类似垂体的同源器官哈氏窝和类似甲状腺的同源器官内柱,因此我们推测TSH/TSHR信号通路可能已出现于文昌鱼中。有报道表明文昌鱼存在类似TSHR基因。新近,我们发现文昌鱼也有TSHβ亚基。但是,关于文昌鱼TSHβ和TSHR的功能一直缺乏研究。我们拟(1)采用原位杂交和免疫组化技术,研究TSHβ和TSHR组织分布和定位;(2)采用ELISA以及配体、受体和报告基因共转染技术,分析TSHβ和TSHR的互作及TSHβ和融合激素GpA2/TSHβTSHR的活化作用;(3)采用体内实验确立TSHβ和GpA2/TSHβ的生理功能。由此,确定文昌鱼是否存在类似脊椎动物的TSH/TSHR信号通路,进而描绘出脊椎动物垂体-甲状腺轴起源与演化图景。

结项摘要

垂体-甲状腺轴即TSH(促甲状腺素)/TSHR(促甲状腺素受体)信号通路存在于包括七鳃鳗在内的所有脊椎动物中,但其起源和演化迄今仍是一个未解之谜。鉴于文昌鱼存在类似垂体的同源器官哈氏窝和类似甲状腺的同源器官内柱,因此我们推测TSH/TSHR信号通路可能已出现于文昌鱼中。有报道表明文昌鱼存在类似TSHR基因。但是,关于文昌鱼TSHβ和TSHR的功能一直缺乏研究。我们首先克隆了文昌鱼thyrostimulin(GpA2/GpB5)以及TSHR基因全长,明确文昌鱼的gpa2/gpb5和tshr基因在脑泡、哈式窝和内柱等重要的神经内分泌器官有表达。体外重组表达蛋白thyrostimulin(GpA2/GpB5)和BjTSHR,发现二者能相互作用,且thyrostimulin在表达TSHR的细胞中能激活下游的PKA和PKC信号通路。thyrostimulin能诱导血液中T4水平的升高,提示其能刺激鱼类甲状腺激素的释放,具有类似脊椎动物TSH的功能效果。这些结果提示文昌鱼体内有功能性的thyrostimulin(GpA2/GpB5)-TSHR系统,其发挥着类似脊椎动物垂体-甲状腺轴的功能,并推测文昌鱼中存在着脑泡-哈式窝-内柱组成的原始甲状腺内分泌调节轴。并证明了文昌鱼中存在着功能性的Orexin-OrexinR系统,其发挥着类似脊椎动物调节能量代谢的功能,并推测文昌鱼的脑泡与脊椎动物的脑存在着进化上的同源关系。明确文昌鱼Miple是脊椎动物MK/PTN的祖先;还发现Miple具有广谱的抗菌活性。以上结果均提示文昌鱼中存在脑泡-哈式窝-内柱组成的原始的垂体-甲状腺内分泌调节轴。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
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专利数量(0)
Identification and bioactivity analysis of a newly identified defensin from the oyster Magallana gigas
牡蛎 Magallana gigas 中新发现的防御素的鉴定和生物活性分析
  • DOI:
    10.1016/j.dci.2018.04.014
  • 发表时间:
    2018-08
  • 期刊:
    Developmental and Comparative Immunology
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Zhang Yubo;Cui Pengfei;Wang Yashuo;Zhang Shicui
  • 通讯作者:
    Zhang Shicui
Identification and expression of carbonic anhydrase 2, myosin regulatory light chain 2 and selenium-binding protein 1 in zebrafish Danio rerio: Implication for age-related biomarkers
斑马鱼斑马鱼碳酸酐酶 2、肌球蛋白调节轻链 2 和硒结合蛋白 1 的鉴定和表达:对年龄相关生物标志物的影响
  • DOI:
    10.1016/j.gep.2018.04.007
  • 发表时间:
    2018-09-01
  • 期刊:
    GENE EXPRESSION PATTERNS
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Feng, Shuoqi;Wang, Su;Li, Hongyan
  • 通讯作者:
    Li, Hongyan
Biodiversity-based development and evolution: the emerging research systems in model and non-model organisms
基于生物多样性的发展和进化:模式和非模式生物的新兴研究系统
  • DOI:
    10.1007/s11427-020-1915-y
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    Science China Life Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhao Long;Gao Feng;Gao Shan;Liang Yujun;Long Hongan;Lv Zhiyi;Su Ying;Ye Naihao;Zhang Liusuo;Zhao Chengtian;Wang Xiaoyu;Song Weibo;Zhang Shicui;Dong Bo
  • 通讯作者:
    Dong Bo
Identification and functional characterization of amphioxus Miple, ancestral type of vertebrate midkine/pleiotrophin homologues
脊椎动物中期因子/多效蛋白同源物的祖先类型文昌鱼 Miple 的鉴定和功能表征
  • DOI:
    10.1016/j.dci.2018.08.005
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Developmental and Comparative Immunology
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Gao Zhan;Qu Baozhen;Yao Lan;Ma Zengyu;Cui pengfei;Zhang Shicui
  • 通讯作者:
    Zhang Shicui
Functional Characterization of Thyrostimulin in Amphioxus Suggests an Ancestral Origin of the TH Signaling Pathway
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  • DOI:
    10.1210/en.2018-00550
  • 发表时间:
    2018-10-01
  • 期刊:
    ENDOCRINOLOGY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Wang, Peng;Liu, Shousheng;Zhang, Shicui
  • 通讯作者:
    Zhang, Shicui

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张士璀
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张士璀

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
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关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
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          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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