近日,中國農業科學院蜜蜂研究所資源昆蟲生物學與飼養團隊解析了蜜蜂工蜂和雄蜂胚胎發育期的磷酸化調控網絡,為深入理解蜜蜂胚胎發育的分子機制提供了理論依據。相關研究結果發表在《Frontiers in Cell and Developmental Biology》。
蜜蜂胚胎發育期是蜜蜂器官形成的重要時期,對成年蜜蜂生物學特性的形成具有重要意義。蛋白質的磷酸化是生物體內一種普通的調節方式,在細胞信號轉導的過程中起重要作用,但是我們對蜜蜂胚胎發育過程中磷酸化調節網絡卻所知甚少。因此,團隊利用蛋白質組學、生物信息學和基因組學學科交叉研究手段,系統解析了調控胚胎發育的磷酸化調控網絡以及關鍵激酶和調控蛋白質。
在蜜蜂胚胎發育過程中,我們鑒定到一系列磷酸化蛋白質和磷酸化位點,并預測了相關的磷酸激酶。研究表明,蜜蜂工蜂和雄蜂在胚胎發育的過程中總體策略是相似的。在新生胚胎中,蛋白激酶A在調節細胞增殖和胚層形成中起重要作用。到了胚胎發育中期,激酶亞家族雙特異性酪氨酸調節激酶、細胞周期蛋白依賴性激酶 (CDK) 以及與蛋白質合成和形態發生相關的誘導途徑,支持了胚層發育、器官發生和背索閉合等各個重要事件的進行。通過比較相同日齡的工蜂和雄蜂的胚胎發育,發現二者分化形成出不同的調控策略,并且這些差異與工蜂和雄蜂胚胎發育的軌跡是吻合的。最后利用RNA干擾技術對關鍵調控激酶CAMK2進行了功能驗證。這是迄今為止最全面深入的蜜蜂胚胎磷酸化蛋白質組數據,為下一步的蜜蜂胚胎干細胞和轉基因研究提供了理論依據。
該研究得到國家自然基金、中國農業科學院科技創新工程、國家蜂產業技術體系等項目支持。
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https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2022.1006964/abstract