神经转录因子在左右后生动物的神经系统发育过程中起着关键作用。这些基因都拥有一个bHLH结构域,包括负责DNA结合的basic结构域和负责蛋白与蛋白之间相互作用的helix-loop-helix结构域。这个家族的不同成员在中枢神经系统和外周神经系统中担任不同的角色。神经转录因子atonal(atoDM)是bHLH家族的一个重要成员,在果蝇的视觉神经系统中决定视觉神经元的形成。在果蝇眼的发育过程中,atoDM的功能主要是决定R8基础视觉神经细胞分化发育。在ato1,突变体中(无论是ato1纯合,还是与缺失突变体Df(3R)p13杂合体),R8基础视觉神经细胞基本无法形成,或者只有极个别形成,以致于其后面R1R7视觉神经细胞皆不能形成,最后导致成虫复眼的整个缺失。　　 在本课题中,我们克隆了家蚕的atonal司源基因,atoDM。atoDMORF为480bp,编码159个氨基酸。atoDMC端的bHLH结构域与atoDM的同源性非常高,但两者N端没有明显同源性。我们鉴定了atoDM在家蚕五龄幼虫眼原基中的表达时相。与atoDM的表达时相类似,atoDM的mRNA在家蚕五龄幼虫眼原基中也是呈条带状表达。我们将atoDM按照果蝇内源的atonal表达时相进行异源表达来补救果蝇ato突变体,实验结果表明atoDM可以部分替代atoDM的功能。另外,融合蛋白的补救实验结果表明,虽然atoDM的N端序列与atoDM的N端序列没有明显的同源性,但却可以替代它的功能。而bHLH结构域同源性很高,但是atoDM的bHLH区域替代atoDM HLH区域的补救效果却差很多。也就是说bHLH区域细微的变化即比整个N端的替换对atonal功能的影响更大。这个结果说明atonal基因的两个区域在整个蛋白发生作用时担任不同的角色,并且bHLH区域有直接关系蛋白相互作用的特异氨基酸。　　 为了进一步研究atoanl基因的功能,我们构建了不同融合蛋白和截短蛋白,以检测atonal基因不同区域的功能分工。首先,我们用bHLH保守区单独做补救实验,结果表明bHLH单独也可以完成atonal整个基因的功能,但是效率要差,补救效果没有用融合蛋白atoBmDm好。这个实验结果说明,bHLH可以完成atonal基因的主要功能,但是N端序列也必然有其辅助作用。我们加了不同的功能区域在bHLH结构域前,然后用这些融合蛋白进行补救实验,实验结果显示只有DNA结合域代替N端区域时,补救表型才最接近野生型的表型,我们推测N端序列在atonal基因激活下游基因的过程中可能起到结合DNA的作用。另外,由于Ato表达具有严格的时相性,我们假设N端序列可能与内源Ato蛋白降解相关。于是我们通过检测N端序列连接GFP蛋白的表达情况,果然检测到GFP在系统发生沟后便有降解。通过软件预测,在atonal基因N端序列中存在多个泛素化位点和sumo化位点。　　 在这个课题中,我们除了得到上述实验结果,还成功运用内源atonal的表达调控元件构建了一个最接近atonal表达时相的GAL4果蝇品系,并且构建了两套不同的atonal基因补救系统。一套是传统的基于atonal突变体的atonal失活补救体系,另一套是基于RNAi技术的atonal沉默补救体系。　　 此外,我们还分析了家蚕神经系统中的离子型γ氨基丁酸(GABA)受体基因家族。我们克隆了家蚕GABAR基因家族5个亚基基因,在已发表的的昆虫GABAR家族中是成员数目最多的,同时我们还分析了GABAR外显子的可变剪接形式、截断的转录本和RNA编辑位点等,发现鳞翅目昆虫存在RDL基因的复制现象,而且RDL基因的RNA编辑位点也是保守的。GABAR在动物神经系统中调节快速和首要的抑制性神经传递,是很多农药的作用靶标。本研究结果对发展特异性的杀虫剂具有意义。　　 此外,我们还分析了家蚕神经系统中的离子型γ氨基丁酸(GABA)受体基因家族。家蚕GABAR基因家族在已发表的的昆虫GABAR家族中是成员数目最多的,包括3个RDL亚基,一个LCCH3亚基和一个GRD亚基。另外我们还分析了GABAR外显子的不同剪接形式。其中家蚕RDL1基因包含RNA编辑为点,RDL1和RDL3基因的3号和6号外显子有可变剪接形式,还克隆到RDL1和LCCH3亚基的截短转录本。这些不同的mRNA转录本增加了家蚕GABAR基因家族的多样性。另外还发现鳞翅目昆虫存在RDL基因的复制现象。GABAR在动物神经系统中调节快速和首要的抑制性神经传递,是很多农药的作用靶标。本研究结果对发展特异性的杀虫剂具有意义。