家蚕胰岛素受体类似基因挖掘及在限食模型中的表达特征

家蚕素是家蚕胰岛素相关肽,与其受体(IR)结合激活胰岛素信号转导(IIS)途径。利用生物信息学方法,挖掘出具有胰岛素受体类似结构域的家蚕基因Ir-lp,其ORF长2 658 bp,编码885个氨基酸残基,蛋白质分子质量100.3 kD,pI为6.93,与果蝇等昆虫的同源蛋白保守区域高度一致,NJ法分子进化分析显示家蚕IR-LP与昆虫胰岛素受体相关蛋白同源,但是家蚕Ir-lp编码蛋白缺少胰岛素受体酪氨酸激酶催化结构域,基因表达特征也与已知的家蚕Ir有显著差异。建立家蚕限食模型,调查限食后家蚕8个组织中Ir-lp与Ir表达变化的差异,探讨Ir-lp基因与IIS途径的关系,结果显示长期限食使得Ir-lp与Ir在脂肪体、性腺和表皮中上调表达,在马氏管中下调表达,其中Ir-lp的表达量变化幅度较大。综合分析,IR-LP可能在家蚕胚胎期、蛹期、蛾期等特定发育时期通过与IR竞争结合家蚕素来有效调控能量利用效率。     

家蚕类胰岛素肽的结构及信号传导与作用

胰岛素(insulin)及其信号传导途径具有多种生物学效应,在调节生物的生长、代谢、生殖以及衰老等过程中起到非常重要的作用。国内外学者的研究表明:家蚕素(bombyxin)是无脊椎动物中首个被鉴定的类胰岛素肽,分子质量5kD,为异二聚体分子,与人胰岛素的氨基酸组成约有40%的同源性,家蚕素基因为基因组多拷贝基因,已发现的32个家蚕类胰岛素肽家族基因都无内含子,分成7个亚族,集中在基因组的3个片段,并以3种特有的基因排列模式排列;家蚕素基因主要在脑组织表达,在其他组织的表达量较低;家蚕素由脑中央背部的4对大型神经分泌细胞合成,通过神经轴突运送至对侧的咽侧体,然后释放到血淋巴液中,是一种由超日振荡放电节律所控制的分泌模式;家蚕素参与了糖代谢调控,有促进翅芽和造血器官细胞增殖,调控前胸腺分泌活性等作用。家蚕素信号通路的Pi3k60、Pdk、InR和Akt同源基因已相继被克隆,其中Akt编码的蛋白保守性最强,并能被商业化供应的抗哺乳动物丝氨酸-苏氨酸激酶(AKT)和磷酸化AKT抗体识别,为家蚕素信号系统研究提供了便利。鉴于家蚕变态和能量代谢等诸多特点,以家蚕作为模式生物研究胰岛素及其信号传导途径具有独特优势。