類固醇激素控制昆蟲和人類的性成熟和生殖。昆蟲類固醇激素蛻皮激素作用于一種稱為蛻皮激素導(dǎo)入劑(EcI)的膜轉(zhuǎn)運(yùn)體進(jìn)入細(xì)胞并促進(jìn)這些生理過程,但EcI在蚊子基因組中意外缺失。使用黃熱病蚊埃及伊蚊,我們在此表明,蚊子使用替代蛻皮激素來促進(jìn)依賴蛻皮激素的發(fā)育和繁殖。這些轉(zhuǎn)運(yùn)體也存在于包括果蠅在內(nèi)的其他昆蟲中,但由于其表達(dá)模式有限,它們對于蒼蠅的發(fā)育和繁殖可能是不可或缺的。因此,我們的研究結(jié)果表明,類固醇激素輸入者的差異表達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)組織和階段特異性激素反應(yīng),并且一些蛻皮激素只能在某些物種中獲得關(guān)鍵生理功能。一種名為蛻皮激素(ecdysone)的類固醇激素需要在轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的幫助下,才能進(jìn)出細(xì)胞。
蛻皮激素對昆蟲的重要作用
蛻皮激素在昆蟲變態(tài)發(fā)育的過程中起到重要作用,沒有蛻皮激素,昆蟲就無法發(fā)育成熟、生育后代。很快Yamanaka教授證實(shí),果蠅中的發(fā)現(xiàn)不是偶然:他們檢驗(yàn)的所有昆蟲中,蛻皮激素進(jìn)入細(xì)胞的過程,都離不開這個(gè)蛻皮激素內(nèi)向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(Ecl)。如果能通過某些化合物阻斷蚊子體內(nèi)3種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的功能,同時(shí)不影響Ecl的功能,就能實(shí)現(xiàn)僅僅針對蚊子的攻擊手段:讓蚊子停留在幼蟲階段,失去繁育能力;同時(shí)對其他昆蟲是溫和的,不會(huì)影響它們的生存。
蛻皮激素的作用機(jī)理
昆蟲類固醇激素蛻皮激素需要一個(gè)膜轉(zhuǎn)運(yùn)體來進(jìn)入其目標(biāo)細(xì)胞。盡管一種名為蛻皮激素輸入體(EcI)的有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽(OATP)在果蠅(Drosophila melanogaster)以及其他節(jié)肢動(dòng)物物種中很可能發(fā)揮這種作用,但這種高度保守的轉(zhuǎn)運(yùn)體顯然在蚊子中缺失。在這里,我們報(bào)告了另外三個(gè)OATPs,它們有助于蛻皮激素在果蠅和黃熱病蚊子Aedes aegypti的細(xì)胞內(nèi)的整合。這些額外的蛻皮激素轉(zhuǎn)運(yùn)體(EcI-2、-3和-4)對于果蠅的發(fā)育和繁殖是不需要的,這與EcI的主要作用是一致的。相反,在伊蚊中,EcI-2對蛻皮激素介導(dǎo)的發(fā)育是不可缺少的,而EcI-4對成年雌性蛻皮激素誘導(dǎo)的卵細(xì)胞生成至關(guān)重要??傊覀兊难芯拷Y(jié)果表明,這些額外的蛻皮激素轉(zhuǎn)運(yùn)體在蚊子的發(fā)育和繁殖中具有獨(dú)特和重要的功能,使其成為蚊子蛻皮激素信號的物種和階段性控制的有吸引力的分子靶標(biāo)。