脱氧鬼臼毒素对美洲大蠊乙酰胆碱受体信号通路分子mRNA表达水平的影响

›› 2013, Vol. 56 ›› Issue (7): 772-778.doi:

脱氧鬼臼毒素对美洲大蠊乙酰胆碱受体信号通路分子mRNA表达水平的影响

李艳¹，王立山¹，刘景丽¹，王军¹，程洁¹，高聪芬²，肖杭¹，高蓉^1,*

（1．南京医科大学教育部现代毒理重点实验室，南京 211166； 2．南京农业大学植物保护学院，农业部病虫监测与治理重点开放实验室，南京 210095）

出版日期:2013-07-20 发布日期:2013-07-20

mRNA expression profiling of signal molecules on the pathway of nicotinic acetylcholine receptor in Periplaneta americana (Blattaria: Blattidae) treated with deoxypodophyllotoxin

LI Yan¹, WANG Li-Shan¹, LIU Jing-Li¹, WANG Jun¹, CHENG Jie¹, GAO Cong-Fen², XIAO Hang¹, GAO Rong^1,*

（1. Key Laboratory of Modern Toxicology, Ministry of Education, Nanjing Medical University, Nanjing 211166, China; 2. Key Laboratory of Monitoring and Management of Plant Diseases and Pests, Ministry of Agriculture, College of Plant Protection, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China）

Online:2013-07-20 Published:2013-07-20

摘要/Abstract

摘要： 【目的】探讨脱氧鬼臼毒素(deoxyopodophyllotoxin， DOP)对美洲大蠊Periplaneta americana神经系统乙酰胆碱受体信号通路的影响。【方法】从美洲大蠊头部克隆乙酰胆碱受体信号通路上的关键信号分子nAChR α6亚基、 CaM和 CaMKⅡ的部分mRNA，并测定其序列。应用荧光定量PCR技术分别观察注射不同浓度（10， 45， 80， 115和150 μg/μL） DOP 24和48 h后上述3种基因表达水平的变化。【结果】测序结果显示，克隆出的美洲大蠊nAChR基因部分序列（539 bp）与赤拟谷盗Tribolium castaneum nAChR α6亚基基因的核苷酸序列一致性为84%；美洲大蠊CaM基因（435 bp）与雕叶蝉Graphocephala atropunctata CaM基因的核苷酸序列一致性为85%；美洲大蠊CaMKⅡ基因（513 bp）与黑腹果蝇Drosophila melanogaster CaMKⅡ基因的核苷酸一致性为77%。实时定量荧光PCR实验表明： DOP处理48 h后对美洲大蠊nAChR α6亚基、 CaM和CaMKII基因表达水平大体表现出低剂量激活，高剂量抑制的特点。45~80 μg/μL DOP浓度范围内3种基因表达水平达到高峰， 80~150 μg/μL 浓度范围内表现为抑制作用，基因表达水平呈下降趋势。【结论】DOP需要在美洲大蠊体内蓄积一定时间才有明显的作用，能与nAChR结合引起CaM-CaMKⅡ级联反应，使3种基因的表达在低浓度组上调、高浓度组被抑制，进而对美洲大蠊产生潜在的毒杀作用。

关键词: 美洲大蠊, 脱氧鬼臼毒素, 实时荧光定量PCR, 基因克隆, N型乙酰胆碱受体, 信号分子

Abstract: 【Aim】 To investigate the effect of deoxypodophyllotoxin on the signal pathway of nicotinic acetylcholine receptor of Periplaneta americana. 【Methods】 Three critical signal molecule genes (mRNA of nAChR, CaM and CaMKⅡ) extracted from the head of P. americana adults were cloned and sequenced. After P. americana were injected with different concentrations (10, 45, 80, 115 and 150 μg/μL) of DOP, the mRNA expression levels of three genes at 24 and 48 h after treatment were assayed, respectively, by real-time PCR. 【Results】 Sequence alignment of mRNA revealed that P. americana nAChR gene (539 bp) shares 84% nucleotide sequence identity to nAChR α6 gene from Tribolium castaneum; P. americana CaM gene (435 bp) has 85% nucleotide sequence identity to Graphocephala atropunctata CaM gene; P. americana CaMKⅡgene (513 bp), however, shows 77% nucleotide sequence identity to Drosophila melanogaster CaMKⅡ gene. In P. americana treated with DOP for 48 h, the mRNA expression of nAChR α6, CaM and CaMKII all increased in treatments with low concentration of DOP, reached the peak at 45-80 μg/μL, and then decreased when the DOP concentration was 80-150 μg/μL. 【Conclusion】 After long-term accumulation in P. americana, DOP binding with nAChR leads to the triggering of CaM-CaMKII cascade, resulting in the changes in mRNA expression of three genes (nAChR, CaM and CaMKⅡ genes), which are up-regulated by low concentration of DOP and inhibited by high concentration of DOP. Therefore, DOP could exert the potential toxic effects on of the nervous system of P. americana.

Key words: Periplaneta americana, deoxypodophyllotoxin, real-time PCR, gene cloning, nicotinic acetylcholine receptor, signal molecule

李艳，王立山，刘景丽，王军，程洁，高聪芬，肖杭，高蓉. 脱氧鬼臼毒素对美洲大蠊乙酰胆碱受体信号通路分子mRNA表达水平的影响[J]. , 2013, 56(7): 772-778.

LI Yan, WANG Li-Shan, LIU Jing-Li, WANG Jun, CHENG Jie, GAO Cong-Fen, XIAO Hang, GAO Rong. mRNA expression profiling of signal molecules on the pathway of nicotinic acetylcholine receptor in Periplaneta americana (Blattaria: Blattidae) treated with deoxypodophyllotoxin[J]. , 2013, 56(7): 772-778.

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