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G蛋白偶联受体(GPCRs) B家族(family-B)在真核生物的生长、发育、生殖等许多生理过程中发挥至关重要的作用,然而人们对昆虫family-B GPCRs的研究甚少。为了深入了解昆虫family-B GPCRs的进化与功能,我们在六种昆虫中开展了比较基因组学分析。以果蝇(Drosophila melanogaster)的family-BGPCRs作为参考,在六种昆虫中共鉴定了64个family-B成员,其中20个来自于赤拟谷盗(Tribolium castaneum)、9个来自于蜜蜂(Apis mellifera)、11个来自于家蚕(Bombyx mori)、9个来自于蚜虫(Acyrthosiphon pisum),14个来自于蚊子(Anopheles gambiae),并且还在果蝇中发现了1个新的family-B成员。进化分析显示family-B在进化过程中主要有3种进化模式。第一种进化模式的基因在昆虫中表现出直系同源进化关系,它们是pigment-dispersing factor (PDF)受体、Latrophilin和两个methuselah-like (mthl)基因,这些基因可能在昆虫分化之前就已经出现；第二种进化模式的基因在昆虫分化之后发生了物种特异性扩增,包括HE6受体类似(HE6receptor-like)基因和mthl基因。前者在赤拟谷盗中发生了大量复制,却在半变态和膜翅目昆虫发生了丢失,推测是与赤拟谷盗干燥的生活环境相关。后者在果蝇中大量扩增,可能是为了增加应对各种环境压力的能力；第三种进化模式的基因只在少数昆虫中发生一定程度的基因复制或丢失,包括calcitonin受体,corticotropin releasing factor(CRF)受体和一个Mthl。随着赤拟谷盗和其他非果蝇昆虫的family-B GPCRs的基因信息注释的完成,将极大地促进这些GPCRs的功能、受体识别和信号传导研究。本研究的另一个重要发现是在赤拟谷盗和蜜蜂中鉴定了甲状旁腺激素(parathyroid hormone, PTH)受体类似基因(PTHRL),这是首次在无脊椎动物中报道该基因的存在。进化分析显示PTHRL在昆虫中发生了至少两次基因丢失事件,却在脊椎动物分化之前发生了基因复制,暗示该基因在脊椎动物和昆虫中是独立进化的并发生了功能的分化。根据基因结构和进化关系显示Mth/Mthl受体可以被分为四个亚群。其中3个亚群的mthl基因在所有昆虫中都被鉴定了。另外一个亚群包含果蝇特有的8个Mthl和1个Mth。 Mth被报道与果蝇的寿命、生殖和应激性相关,本研究结果显示该基因在其它昆虫中发生了丢失。但是它的功能是由其它同源受体分担或是在不同物种间发生了功能分化?为阐明这一关键问题,我们对赤拟谷盗与果蝇mth相似性最高的mthl1(Tcmthl1)进行了深入的功能分析。实验结果表明Tcmthl基因的编码区是由6个外显子构成,在晚期蛹到早期成虫阶段表达量较高。RNA干扰结果表明抑制Tcmthll的表达对赤拟谷盗幼虫和蛹有显著地致死效应,并严重影响成虫的羽化。并且还明显降低了赤拟谷盗生殖量和卵成活率,进一步的实验证实这两种效应主要是RNAi组的雌性个体引起的。与mth对应激性的调节作用相反,Tcmthll表达被抑制的赤拟谷盗对饥饿和高温的抵抗能力显著降低。这些结果充分说明mth和mthl在昆虫中发生了功能分化。此外,初步分析显示Tcmthll在赤拟谷盗中抑制JNK,Akt,ASK1和PI3K的表达,为将来阐明lthl/Mth的信号转导机制奠定基础。