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印楝素作为植物源杀虫剂的典型代表,是目前世界上公认的活性最强的拒食剂,在昆虫生长发育调节作用方面的生物活性最稳定,并表现出很好的剂量-效应关系,因此被认为是最优秀的生物农药之一,也是最适合于商品化开发的植物源杀虫剂。印楝素因其独特的活性特点,改变了人们对农药和害虫防治的传统理念,开发具有印楝素类似生物活性的杀虫剂是农药研究的方向。但是,印楝素的分子作用机理至今不明,严重制约着基于其靶标的新型农药分子设计和印楝素的科学使用。本文首先利用激光共聚焦、qRT-PCR、Western blotting等方法研究印楝素作用下PI3K-AKT-Tor分子通路中关键蛋白PI3K、AKT、Tor的表达水平变化,揭示印楝素对自噬信号转导通路的调控作用;其次,研究印楝素作用下细胞自噬和凋亡的关键蛋白及分子开关Atg5的表达情况,以明确两者关系;从而揭示印楝素诱导昆虫细胞凋亡和自噬的分子机理。主要结果如下:1、印楝素对SL-1细胞具有明显的抑制作用。当0.625μg/mL印楝素处理细胞24 h后,细胞活力为87.26%;处理浓度达到80μg/mL时,细胞活力为49.84%,细胞活力随处理浓度增加呈下降趋势。2、从形态学和分子生物学方面分别证实了印楝素通过抑制PI3K-AKT-Tor信号通路的活化从而诱导细胞自噬。Lyso-Tracker Red探针检测自噬溶酶体实验表明:印楝素处理细胞12 h后,自噬溶酶体数量是对照组13.8倍;处理24 h后为对照组15.9倍;处理72 h后呈现下降趋势。qRT-PCR检测Atg8的mRNA表达水平和Western blotting检测自噬标志性蛋白Atg8的脂酰化:结果显示经印楝素处理后,Atg8的表达量在12 h上调为对照组6.3倍,Atg8-PE蛋白水平与PBS饥饿处理组相一致明显高于对照(*p<0.05)。进一步过表达GFP-Atg8,用GFP抗体检测融合基因GFP-Atg8的表达,印楝素处理组也明显高于对照。以上结果从不同角度证实了印楝素诱导SL-1细胞产生自噬。Western blotting检测表明:印楝素处理组与PBS阳性饥饿组的PI3K(85 kDa)、p-Akt和p-Tor蛋白表达水平与对照组相比显著下降(*p<0.05),但总Akt和Tor没有明显变化。这表明,印楝素通过抑制PI3K-AKT-Tor信号通路中关键蛋白的磷酸化水平而诱导细胞自噬。3、印楝素诱导SL-1细胞产生依赖于Caspase 3的Ⅰ型凋亡。印楝素处理12 h后可检测到明显的凋亡信号,与对照组相比差异极显著(**p<0.01),且随处理时间的延长,蛋白表达量逐渐增加。进一步检测凋亡信号通路蛋白发现,抗凋亡因子Bcl-xL的表达受到抑制;线粒体中细胞色素C向胞浆释放,激活凋亡执行分子Caspase-3,剪切下游关键蛋白PARP。结果表明,印楝素诱导SL-1细胞通过线粒体信号途径产生凋亡。4、印楝素诱导细胞自噬先于凋亡。蛋白时序性表达分析显示:自噬表达高峰期在印楝素处理细胞后24 h,而凋亡的表达高峰期在处理细胞后48 h,表明自噬信号先于凋亡表达。进一步研究自噬相关蛋白的截短型分子tAtg5参与印楝素诱导细胞高水平自噬后后触发凋亡的功能,在过表达Atg5和含突变位点Atg5△193-201的细胞后经印楝素处理24 h,发现过表达Atg5后可诱导细胞质中指示凋亡的Cyt C蛋白表达水平显著高于过表达Atg5△193-201的细胞。综上,本研究证明了印楝素通过抑制信号通路PI3K-AKT-Tor的磷酸化水平而诱导自噬产生,同时通过线粒体途径激活Caspase-3引发凋亡;印楝素诱导的自噬信号先于凋亡发生,并通过激活tAtg5分子开关促发自噬向凋亡转化。以上研究结果为探讨印楝素作用靶标提供重要的理论依据。