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热激蛋白(Heat Shock Protein，HSP)是一个超基因家族，包括HSP100、HSP90、HSP70、HSP60、HSP40、小分子热激蛋白(small heat shock protein，sHSP)和HSP10。HSP主要作为分子伴侣，参与生物体内的多种信号传导途径，对多种生理过程产生调控。以往对昆虫HSP功能的研究主要发现HSP的上调表达可以显著增强昆虫个体对环境温度胁迫的适应性。然而，这种温度胁迫适应性的机理是什么?这种温度适应性增强后对昆虫产生哪些不利的后果?这种trade-off现象(一方面增强了昆虫的温度适应性，但同时产生一系列不利的后果)的分子机制是什么?这些问题一直没有得到很好的解释。另外，热激蛋白是一个超基因家族，各成员之间结构和功能的分化也很大。不同HSP成员的具体功能如何，也值得进一步探讨。为研究以上问题，我们以一种重要鳞翅目蔬菜害虫--斜纹夜蛾(Spodoptera litura)为研究对象，克隆了6种小分子热激蛋白(HSP19.7、20.4、20.7、20.8、20、21.4)和2种大分子热激蛋白(HSP70和HSC70)并获得了其全长cDNA。此外，为研究不同HSP家族成员与昆虫变态发育的关系，我们从斜纹夜蛾转录组中鉴定出了49个热激蛋白unigene。采用实时定量PCR和数字基因表达谱(tag-based digital gene expression，DGE)分析技术，详细研究了这些基因在不同温度胁迫和不同生长发育阶段的转录表达，对蜕皮激素(20E)和保幼激素(JH)的诱导响应，以及HSP与两种蜕皮激素受体EcRA和EcRB1的蛋白互作情况。结果表明： (1)6种小分子HSP的ORF分别为：528bp(HSP19.7)，566bp(HSP20.0)，549bp(HSP20.4)，531bp(HSP20.7)，570bp(HSP20.8)，564bp(HSP21.4)；种大分子HSP的ORF分别为：1932bp(HSP70)，1962bp(HSC70)： (2)根据氨基酸相似性、核酸二级结构特征及系统进化树分析，6种小分子HSP可以归为三个独立的亚类：BmHSP20.4类(包括HSP19.7、20.4、20.7、20.8)、BmHSP26.6类(HSP20.0)及BmHSP21.4类(HSP21.4)。四种BmHSP20.4类蛋白基因(HSP19.7、20.4、20.7、20.8)都可以被温度胁迫诱导而上调表达，并且其表达也随生长发育进程而变化；HSP20.0在卵期和幼虫期的表达水平较低，在蛹和成虫期表达较高；HSP21.4在整个发育阶段的转录表达水平始终保持恒定不变。此外，还发现HSP20.4和HSP20.8的表达可以受20E的诱导而显著上调。这些结果表明，斜纹夜蛾小分子HSP具有非常多样化的功能：BmHSP20.4类小分子HSP(包括HSP19.7、20.4、20.7、20.8)与温度适应性和生长发育相关；HSP20.0与温度适应性关系不大，但可能参与了昆虫的变态发育；HSP21.4与温度适应性和生长发育均没有明显的相关性。 (3)从斜纹夜蛾转录组数据库中鉴定出的49个unigene中，有22个在斜纹夜蛾中肠变态发育期有显著的差异表达。其中最明显上调的是HSP70、HSP20.4和HSP20.8，最明显下调的是HSP15.9、HSP19.3和HSP22.0。JH能显著上调HSP70、HSP20.4和HSP20.8的表达；此外，HSP20.4和HSP20.8对20E的诱导也有上调反应。而HSP15.9、HSP19.3和HSP22.0对两种激素的诱导都没有反应。这些结果表明，在HSP基因家族中，只有HSP70和小分子HSP可能参与了昆虫中肠变态发育过程，并且有些HSP的表达受到JH和20E的调控。 (4)温度胁迫(高温和低温)下，2种大分子HSP(HSP70和HSC70)的表达都显著上调，但同时斜纹夜蛾成虫的产卵量受到显著的抑制。HSP70、HSC70与两种蜕皮激素受体EcRA和EcRB1在对温度胁迫的响应以及在不同发育阶段的表达谱具有高度的相似性。通过Pulldown、Western blot等实验发现，HSP/HSC70能够与EcR相互作用。进一步Far western实验结果说明HSP/HSC70能够与EcRB1相互作用，而HSP/HSC70与EcRA之间不存在相互作用。这些结果表明，HSP70和HSC70可能通过与EcRB1相互作用，从而影响昆虫的生长发育，并给生殖带来负面影响。 根据上述研究结果，我们可以得出：大多数HSP都参与昆虫温度适应性，但所有HSP基因家族成员中主要是HSP70和小分子HSP参与昆虫中肠的变态发育过程。HSP70和HSC70可以通过与蜕皮激素受体EcRB1相互作用，从而可能介导了HSP高表达所带来的trade-off现象。 综上所述，热激蛋白既参与了昆虫的温度适应性，也参与了昆虫的变态发育调控。可能正是由于热激蛋白HSP与蜕皮激素受体EcR之间的相互作用使得昆虫的这两个独立的生理过程密切联系起来。