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在昆虫中,保幼激素(juvenile hormone,JH)调控卵黄原蛋白生成和卵母细胞的发育成熟,但JH在昆虫生殖中的作用机制并不清楚。先前的报道指出78kDa葡萄糖调节蛋白(78 kDa glucose-regulated protein,Grp78)在内质网(ER)中负责结合新合成的多肽并辅助其折叠成熟。分析NCBI、FlyBase以及VectorBase等数据库中的昆虫基因组信息,发现除飞蝗(Locusta migratoria)外的其它昆虫物种的基因组中分别只有一个Grp78基因,而飞蝗基因组则有两个Grp78基因,并且它们受到JH不同方式的调控。JH通过Mcm4/7依赖的DNA复制和多倍化调控Grp78-1的表达,而Grp78-2可以受到由Methoprene-tolerant(Met)和Taiman(Tai)二聚化形成的JH受体复合体的直接调控。值得注意的是,在脂肪体中,Grp78-2的mRNA水平比Grp78-1的mRNA水平高了大约10倍。用RNAi的方法敲低Grp78-1或Grp78-2均可以导致卵黄原蛋白(vitellogenin,Vg)的显著减少并伴有卵母细胞成熟和卵巢发育的障碍,而同时敲低两个Grp78基因的表达会导致更加严重的Vg减少与卵巢发育的抑制,并且引发了脂肪体细胞的内质网压力(endoplasmic reticulum stress,ER stress)和细胞凋亡。研究结果表明Grp78在JH依赖的飞蝗卵黄原蛋白生成、卵母细胞和卵巢成熟过程中具有至关重要的作用。飞蝗中两个Grp78基因的存在,结合两种不同的调控方式,促进了脂肪体中Grp78蛋白的合成,为Vg及生殖相关蛋白的大量快速合成中的折叠成熟提供保障。 脂肪体在昆虫物质代谢和能量储存方面发挥重要功能。雌性飞蝗脂肪体是卵黄原蛋白发生的主要场所,因此脂肪体的发育对飞蝗生殖至关重要。果蝇等完全变态昆虫的脂肪体在虫体变态过程中存在重建过程,其分子机制也已经相对比较清楚,而不完全变态的脂肪体在相关方面缺乏研究。在本文的研究中,雌性飞蝗从5龄4.5天至羽化,其脂肪体的质量降低53%,细胞数减少了62%。雌性飞蝗羽化后,脂肪体细胞不断增殖,在卵黄原蛋白生成期进入平台期,细胞数目达到了刚羽化时的6.9倍。这些结果表明雌性飞蝗的脂肪体在虫体变态过程中存在至少是部分的组织重建过程。在此过程中,指示细胞自噬的LysoTracker Red信号明显增强,13个自噬相关的Atg基因均显著上调,Atg8-Ⅱ蛋白水平增加,提示细胞自噬的增强。Atg1 RNAi在抑制这些自噬信号的同时也可以阻滞脂肪体细胞的减少,表明细胞自噬可以导致幼虫脂肪体细胞死亡。尽管包括Dronc、Drice1、Drice2、Dredd和Apaf1在内的细胞凋亡相关基因在脂肪体重建过程中也均上调表达,但负责凋亡起始的Dronc的RNAi并未阻滞脂肪体细胞的死亡。另外,USP RNAi可以抑制细胞自噬的信号并下调7个Atg基因的表达,表明蜕皮激素信号通路参与到了飞蝗脂肪体的重建过程中。用precocene处理飞蝗后抑制脂肪体细胞的增殖,再用methoprene处理可以促进脂肪体细胞的增殖,Met RNAi则降低了雌性飞蝗脂肪体细胞的数目。这些结果说明保幼激素可以促进成虫脂肪体细胞的增殖。