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2020欧洲杯李斌教授团队在《PLoS Genetics》上发表论文

近日,我校2020欧洲杯李斌教授课题组首次鉴定了无脊椎动物甲状旁腺激素类似受体与配体的功能。相关成果以“AnewneuropeptideinsectparathyroidhormoneiPTHin the red flour beetleTribolium castaneum”为题发表在PLoS Genetics上。李斌教授与美国Kansas State University的Yoonseong Park教授、法国University of Bordeaux的Jan A. Veenstra教授为论文共同通讯作者,2020欧洲杯谢佳博士、桑明博士为共同第一作者。PLoS Genetics是生物学领域的经典期刊,其五年影响因子为6.283。

在脊椎动物中,甲状旁腺激素PTH家族成员及其受体PTHRs的功能比较清楚,PTHRs在结合其内源性配体后被激活,经信号转换机制,在细胞内产生“第二信使”,进而参与调节骨重建和钙代谢等生理活动,但长期未在无脊椎动物发现其对应物。直到2013年由李斌教授课题组首次在无脊椎动物昆虫赤拟谷盗、蜜蜂等昆虫中发现其对应受体iPTHRs(已发论文:Comparative genomic analysis and evolution of family-B G protein-coupled receptors from six model insect species),之后也由日本科研工作者在其它昆虫如褐飞虱中得到确证。然而,其配体却一直未见报道,因此iPTHRs在昆虫等无脊椎动物中仍是孤儿受体,在昆虫中是否存在iPTHRs的内源性配体依旧是一个谜团;另外,昆虫不具有肾脏和骨骼,仅有在功能上较为接近的脂肪体和外骨骼(表皮),该信号系统在昆虫中的生物学的功能也有待进一步的挖掘和探究。

李斌教授课题组及其合作团队通过广泛收集比对信息和利用Blast建立数据库搜索,筛选出在昆虫中较为保守的一种神经肽PXXXamide,并利用GPCR受配体鉴定系统对PXXXamide与iPTHRs的关系进行鉴定,结果表明候选配体PXXXamide能显著激活iPTHRs表达细胞中钙离子关联的荧光信号,证明了PXXXamide的确是iPTHRs的内源性配体,将其命名为iPTH。同时,李斌教授课题组还进一步明确了该信号系统在昆虫中的生物学功能。利用免疫组织化学的方法对iPTH进行了不同发育时期的组织定位,发现其在晚期蛹、中枢神经系统、肠呈现高表达,并且该组织表达模式与受体iPTHRs的表达模式是一致的。RNA干扰技术则结果发现受体iPTHRs敲减后严重影响了赤拟谷盗正常的生长发育,并通过RNA-seq揭示该信号系统可能干扰了赤拟谷盗正常的蜕皮羽化以及表皮形成等重要生理学过程。

该研究首次在无脊椎动物中鉴定出iPTHRs的内源性配体,并对该信号系统进行了功能分析。研究结果弥补了关于无脊椎动物iPTHRs受体与其潜在配体关系及其信号传导机制研究的空白,不仅可以全面阐明该信号系统在昆虫生长发育过程中的功能及调控机理,还促进了对后生动物PTHRs/iPTHRs系统发育关系的理解,可望对以赤拟谷盗、褐飞虱为例的多种害虫的防治提供理论依据,甚至为人类甲状旁腺激素信号系统失衡所造成的多种疾病提供参考。

论文链接:https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1...

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