IntroductionEcdysteroidogenesis in

Introduction
Ecdysteroidogenesis in insect prothoracic glands (PGs) is activated by the prothoracicotropic hormone (PTTH), a neuropeptide produced by the brain (Marchal et al., 2010, Smith and Rybczynski, 2012, De Loof, 2011, De Loof et al., 2013, De Loof et al., in press, Rewitz et al., 2013 and Yamanaka et al., 2013). PTTH appears to activate a complex signal transduction network, leading to a dramatic increase in the conversion of cholesterol to ecdysone and 20-hydroxyecdysone. An initial study showed that PTTH stimulation of ecdysteroid synthesis appears to be mediated by cAMP and Ca2+ as intracellular second messengers in both Manduca sexta ( Fellner et al., 2005 and Smith and Rybczynski, 2012) and Bombyx mori ( Birkenbeil and Dedos, 2002 and Gu and Chow, 2005). Moreover, in M. sexta, p70S6 kinase is also stimulated by PTTH ( Song and Gilbert, 1994), leading to the phosphorylation of S6 ribosomal protein and enhanced protein translation ( Song and Gilbert, 1997). In addition, the involvement of extracellular signal-regulated kinase (ERK) phosphorylation in PTTH stimulation of ecdysteroidogenesis is documented ( Rybczynski et al., 2001 and Lin and Gu, 2007). A further investigation showed that Torso, a receptor tyrosine kinase that regulates embryonic terminal cell fate in Drosophila, is the PTTH receptor ( Rewitz et al., 2009), and that the receptor tyrosine kinase is related to PTTH-stimulated ERK phosphorylation in B. mori PGs ( Gu et al., 2010). Our recent studies showed that phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/adenosine 5′-monophosphate-activated protein kinase (AMPK)/target of rapamycin (TOR) signaling and reactive oxygen species are involved in PTTH-stimulated ecdysteroidogenesis in B. mori ( Gu et al., 2011, Gu et al., 2012, Gu et al., 2013, Hsieh et al., 2013 and Hsieh et al., 2014).

AMPK is a serine/threonine kinase that is highly conserved throughout eukaryotes (Kahn et al., 2005, Steinberg and Kemp, 2009, Hardie, 2011 and Mihaylova and Shaw, 2011). It is a heterotrimeric protein consisting of a catalytic α-subunit and regulatory β- and γ-subunits (Kahn et al., 2005 and Hardie, 2011). AMPK activity is activated allosterically by AMP, and by phosphorylation at Thr172 in the activation loop of the α-subunit. It is known as the fuel gauge of the cell because it mediates a nutrient signaling pathway that senses a reduction in cellular energy status (Kahn et al., 2005 and Hardie, 2011). One of the major downstream signaling pathways regulated negatively by AMPK is the TOR signaling pathway (Kahn et al., 2005, Steinberg and Kemp, 2009, Hardie, 2011 and Mihaylova and Shaw, 2011). Our previous studies suggest an inhibitory effect of AMPK on steroid secretion in B. mori. Specifically, PTTH-stimulated ecdysteroidogenesis is accompanied by a decrease in the phosphorylation of AMPK ( Gu et al., 2013). Other signaling molecules that might regulate AMPK phosphorylation in PGs remain to be determined.

In addition, the insulin/insulin-like growth factor signaling pathway (IIS) plays an important role in regulating insect growth, development, lifespan, and metabolic homeostasis (Ikeya et al., 2002, Caldwell et al., 2005, Mirth et al., 2005, Wu and Brown, 2006, De Loof, 2011, Antonova et al., 2012, Vafopoulou and Steel, 1997 and Vafopoulou and Steel, 2014). Molecular genetic studies in Drosophila reveal that insulin signaling is essential for normal growth, and that it functions as a mediator between nutrition and cell growth ( Britton and Edgar, 1998, Britton et al., 2002, Hafen, 2004, Edgar, 2006 and Giannakou and Partridge, 2007). It was found that the ectopic expression of PI3K, an insulin signaling component specifically in PGs, shortens the growth period and creates smaller flies, whereas insulin signaling inhibition in PGs produces an extended growth period and creates larger flies ( Caldwell et al., 2005, Colombani et al., 2005 and Mirth et al., 2005). Although it is not clear how activated insulin signaling regulates ecdysteroidogenesis, the expression of two Halloween genes (dib and phm) appears to be up-regulated upon PI3K activation in the Drosophila PGs ( Colombani et al., 2005). Walkiewicz and Stern (2009) demonstrated that increasing IIS activates PI3K and results in earlier metamorphosis by up-regulating the expression of the Halloween gene dib. In B. mori, insulin stimulates ecdysone secretion by the PGs through the PI3K/Akt pathway, following prolonged incubation ( Gu et al., 2009).

Bombyxin was the first identified insulin-like peptide in B. mori ( Ishizaki and Suzuki, 1994, Wu and Brown, 2006 and Mizoguchi and Okamoto, 2013). It was originally identified as a molecule with PTTH-like activity. The peptide was initially named Bombyx small PTTH (4K-PTTH), based on its ability to stimulate PGs and trigger adult development in brainless Samia pupae ( Ishizaki and Suzuki, 1994). Nevertheless, it failed to activate the PGs of Bombyx in physiological doses in an in vivo experiment. An in vitro incubation experiment confirmed this point ( Kiriishi et al., 1992). It was later renamed bombyxin instead of small PTTH. Until now, although more than 30 bombyxin genes have been identified ( Iwami, 2000 and Mizoguchi and Okamoto, 2013), its exact physiological role is not very clear, although it was suggested that bombyxin regulates sugar metabolism ( Satake et al., 1997 and Masumura et al., 2000), and that its signaling is linked to nutrition in B. mori ( Nagata et al., 2008). In Rhodnius, bombyxin mildly stimulates ecdysteroidogenesis of PGs ( Vafopoulou and Steel, 1997). In the present study, we examined the effect of bombyxin on PGs of the silkworm, B. mori. Our results showed that bombyxin stimulates ecdysteroidogenesis of PGs in vitro and in vivo and that the viability of PGs was also stimulated by bombyxin. The involvement of PI3K/Akt and AMPK signaling pathways was documented.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แนะนำเรียกใช้ Ecdysteroidogenesis ในแมลง prothoracic ต่อม (พีจีเอสแซนดี้) โดย prothoracicotropic ฮอร์โมน (PTTH), neuropeptide ผลิต โดยสมอง (รับร้อยเอ็ด al., 2010 สมิธและ Rybczynski, 2012 เด Loof, 2011, Loof เด et al., 2013 เด Loof et al. กด Rewitz et al., 2013 และยามานากะ et al., 2013) PTTH ปรากฏเพื่อ เรียกใช้งานเครือข่ายสัญญาณที่ซับซ้อน transduction นำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างมากในการแปลงไขมัน ecdysone และ 20-hydroxyecdysone การศึกษาเบื้องต้นพบว่า กระตุ้น PTTH ของการสังเคราะห์ ecdysteroid ปรากฏ mediated ค่ายและ Ca2 + เป็นสังสอง intracellular sexta Manduca (al. et เฟลเนอร์ 2005 และสมิธ และ Rybczynski, 2012) และไหม (Birkenbeil และ Dedos, 2002 และกู และ เชา 2005) นอกจากนี้ ใน M. sexta, p70S6 kinase เป็นยังถูกกระตุ้น โดย PTTH (เพลงและกิลเบิร์ต 1994), นำการ phosphorylation ของ S6 ribosomal โปรตีน และเพิ่มโปรตีนแปล (เพลงและกิลเบิร์ต 1997) นอกจากนี้ มีส่วนร่วมของ kinase สแตน extracellular สัญญาณควบคุม (ERK) phosphorylation ในกระตุ้น PTTH ของ ecdysteroidogenesis เป็นเอกสาร (Rybczynski และ al., 2001 และหลิน และ กู 2007) ตรวจสอบเพิ่มเติมพบที่ลำตัว kinase tyrosine ตัวรับที่กำหนดชะตากรรมของตัวอ่อนเซลล์เทอร์มินัลในแมลง เป็นตัวรับ PTTH (Rewitz et al., 2009), และ ที่เกี่ยวข้องตัวรับ tyrosine kinase จะถูกกระตุ้น PTTH ERK phosphorylation ในโมริเกิดพีจีเอสแซนดี้ (กู et al., 2010) ของเราการศึกษาล่าสุดพบว่า phosphatidylinositol 3 kinase (PI3K) / อะดี 5′-monophosphate-เรียกโปรตีน kinase (AMPK) / เกี่ยวข้องกับเป้าหมายของ rapamycin (ทอร์) ตามปกติและออกซิเจนปฏิกิริยาชนิดถูกกระตุ้น PTTH ecdysteroidogenesis ในโมริเกิด (กู et al., 2011 กู et al., 2012 กู et al., 2013, al. Hsieh ร้อยเอ็ด 2013 และ al. Hsieh ร้อยเอ็ด 2014)AMPK เป็น kinase แถ/ทรีโอนีนที่สูงอยู่ตลอด eukaryotes (คาห์น et al. ปี 2005, Steinberg และ Kemp ปี 2009, Hardie, 2011 และ Mihaylova และ Shaw, 2011) เป็นโปรตีน heterotrimeric ที่ประกอบด้วยα-ย่อยตัวเร่งปฏิกิริยา และกำกับดูแลβ - และγ-subunits (al. et คาห์น 2005 และ Hardie, 2011) กิจกรรม AMPK เรียกใช้ allosterically โดย AMP และ phosphorylation ที่ Thr172 วนซ้ำเปิดใช้งานของงานย่อยα มันถูกเรียกว่ามาตรวัดน้ำมันเชื้อเพลิงของเซลล์เนื่องจากมัน mediates สารกับดวงวิญญาณที่ทางเดินซึ่งลดสถานะพลังงานเซลลูลาร์ (al. et คาห์น 2005 และ Hardie, 2011) สำคัญปลายน้ำ signaling มนต์ควบคุมในเชิงลบ โดย AMPK คือทางเดิน signaling ของทอร์ (คาห์น et al. ปี 2005, Steinberg และ Kemp ปี 2009, Hardie, 2011 และ Mihaylova และ Shaw, 2011) การศึกษาก่อนหน้านี้ของเราแนะนำเป็นลิปกลอสไขผลของ AMPK มันสเตอรอยด์ในโมริเกิด โดยเฉพาะ ecdysteroidogenesis PTTH ถูกกระตุ้นมา โดยลดลง phosphorylation ของ AMPK (กู et al., 2013) โมเลกุลอื่น ๆ signaling ที่อาจควบคุม phosphorylation AMPK ในพีจีเอสแซนดี้ยังคงสามารถกำหนดIn addition, the insulin/insulin-like growth factor signaling pathway (IIS) plays an important role in regulating insect growth, development, lifespan, and metabolic homeostasis (Ikeya et al., 2002, Caldwell et al., 2005, Mirth et al., 2005, Wu and Brown, 2006, De Loof, 2011, Antonova et al., 2012, Vafopoulou and Steel, 1997 and Vafopoulou and Steel, 2014). Molecular genetic studies in Drosophila reveal that insulin signaling is essential for normal growth, and that it functions as a mediator between nutrition and cell growth ( Britton and Edgar, 1998, Britton et al., 2002, Hafen, 2004, Edgar, 2006 and Giannakou and Partridge, 2007). It was found that the ectopic expression of PI3K, an insulin signaling component specifically in PGs, shortens the growth period and creates smaller flies, whereas insulin signaling inhibition in PGs produces an extended growth period and creates larger flies ( Caldwell et al., 2005, Colombani et al., 2005 and Mirth et al., 2005). Although it is not clear how activated insulin signaling regulates ecdysteroidogenesis, the expression of two Halloween genes (dib and phm) appears to be up-regulated upon PI3K activation in the Drosophila PGs ( Colombani et al., 2005). Walkiewicz and Stern (2009) demonstrated that increasing IIS activates PI3K and results in earlier metamorphosis by up-regulating the expression of the Halloween gene dib. In B. mori, insulin stimulates ecdysone secretion by the PGs through the PI3K/Akt pathway, following prolonged incubation ( Gu et al., 2009).Bombyxin was the first identified insulin-like peptide in B. mori ( Ishizaki and Suzuki, 1994, Wu and Brown, 2006 and Mizoguchi and Okamoto, 2013). It was originally identified as a molecule with PTTH-like activity. The peptide was initially named Bombyx small PTTH (4K-PTTH), based on its ability to stimulate PGs and trigger adult development in brainless Samia pupae ( Ishizaki and Suzuki, 1994). Nevertheless, it failed to activate the PGs of Bombyx in physiological doses in an in vivo experiment. An in vitro incubation experiment confirmed this point ( Kiriishi et al., 1992). It was later renamed bombyxin instead of small PTTH. Until now, although more than 30 bombyxin genes have been identified ( Iwami, 2000 and Mizoguchi and Okamoto, 2013), its exact physiological role is not very clear, although it was suggested that bombyxin regulates sugar metabolism ( Satake et al., 1997 and Masumura et al., 2000), and that its signaling is linked to nutrition in B. mori ( Nagata et al., 2008). In Rhodnius, bombyxin mildly stimulates ecdysteroidogenesis of PGs ( Vafopoulou and Steel, 1997). In the present study, we examined the effect of bombyxin on PGs of the silkworm, B. mori. Our results showed that bombyxin stimulates ecdysteroidogenesis of PGs in vitro and in vivo and that the viability of PGs was also stimulated by bombyxin. The involvement of PI3K/Akt and AMPK signaling pathways was documented.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทนำ
Ecdysteroidogenesis ในต่อม prothoracic แมลง (พีจีเอ) จะเปิดใช้งานโดยฮอร์โมน prothoracicotropic (PTTH) neuropeptide ผลิตโดยสมอง (Marchal et al., 2010, สมิ ธ และ Rybczynski, 2012, De Loof, 2011, De Loof et al., 2013, De Loof et al., ในหนังสือพิมพ์, Rewitz et al., 2013 และ Yamanaka et al., 2013) PTTH ปรากฏขึ้นเพื่อเปิดใช้งานเครือข่ายการส่งสัญญาณที่ซับซ้อนนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างมากในการแปลงคอเลสเตอรอล ecdysone และ 20 ไฮดรอกซี การศึกษาเบื้องต้นพบว่าการกระตุ้น PTTH ของการสังเคราะห์ ecdysteroid ดูเหมือนจะเป็นผู้ไกล่เกลี่ยโดยค่ายและ Ca2 + เป็นผู้ส่งสารที่สองภายในเซลล์ทั้งใน Manduca sexta (Fellner et al., 2005 และสมิ ธ และ Rybczynski, 2012) และไหม (Birkenbeil และ Dedos 2002 และ Gu และ Chow, 2005) นอกจากนี้ในเอ็ม sexta, ไคเนส p70S6 ถูกกระตุ้นโดย PTTH (เพลงและกิลเบิร์ 1994) ที่นำไปสู่ ​​phosphorylation ของ S6 โปรตีนโซมอลและการแปลโปรตีนที่เพิ่มขึ้น (เพลงและกิลเบิร์, 1997) นอกจากนี้การมีส่วนร่วมของไคเนสสัญญาณควบคุมสาร (ERK) phosphorylation ในการกระตุ้น PTTH ของ ecdysteroidogenesis เป็นเอกสาร (Rybczynski et al., 2001 และหลินและ Gu, 2007) การตรวจสอบเพิ่มเติมพบว่าลำตัว, รับไคเนสซายน์ที่ควบคุมเซลล์ตัวอ่อนขั้วชะตากรรมในแมลงหวี่เป็นตัวรับ PTTH (Rewitz et al., 2009) และไคเนสซายน์รับที่เกี่ยวข้องกับ PTTH กระตุ้น ERK phosphorylation ในบี Mori PGs (Gu et al., 2010) การศึกษาล่าสุดของเราแสดงให้เห็นว่า phosphatidylinositol 3 ไคเนส (PI3K) / อะดีโนซีนโปรตีนไคเนส 5'-monophosphate ใช้งาน (AMPK) / เป้าหมายของ rapamycin (TOR) การส่งสัญญาณและออกซิเจนสายพันธุ์มีส่วนร่วมใน ecdysteroidogenesis PTTH กระตุ้นใน B. Mori (Gu et al., 2011, Gu et al., 2012, Gu et al., 2013, Hsieh et al., 2013 และ Hsieh et al., 2014). AMPK เป็นซีรีน / ไคเนส ธ รีโอนีที่เป็นป่าสงวนสูงตลอดทั้งยูคาริโอ (คาห์น et al., 2005 Steinberg และเคมพ์, 2009, ฮาร์ดี, ปี 2011 และ Mihaylova และชอว์, 2011) มันเป็นโปรตีน heterotrimeric ประกอบด้วยα-subunit เร่งปฏิกิริยาและβ-กฎระเบียบและγหน่วยย่อย (คาห์น et al., 2005 และฮาร์ดี, 2011) กิจกรรม AMPK ถูกเปิดใช้งาน allosterically โดย AMP และโดย phosphorylation ที่ Thr172 ในวงกระตุ้นการทำงานของα-subunit มันเป็นที่รู้จักกันเป็นมาตรวัดน้ำมันเชื้อเพลิงของเซลล์เพราะมันไกล่เกลี่ยเส้นทางการส่งสัญญาณสารอาหารที่ความรู้สึกในการลดสถานะพลังงานของเซลล์ (คาห์น et al., 2005 และฮาร์ดี, 2011) หนึ่งในเส้นทางการส่งสัญญาณปลายน้ำที่สำคัญการควบคุมทางลบจาก AMPK เป็นเส้นทางการส่งสัญญาณ TOR (คาห์น et al., 2005 Steinberg และเคมพ์, 2009, ฮาร์ดี, ปี 2011 และ Mihaylova และชอว์, 2011) การศึกษาก่อนหน้าของเราแสดงให้เห็นผลการยับยั้งของ AMPK ต่อการหลั่งเตียรอยด์ใน B. Mori โดยเฉพาะ PTTH กระตุ้น ecdysteroidogenesis จะมาพร้อมกับการลดลงของ phosphorylation ของ AMPK (Gu et al., 2013) สัญญาณโมเลกุลอื่น ๆ ที่อาจควบคุม phosphorylation AMPK ใน PGs ยังคงได้รับการพิจารณา. นอกจากนี้อินซูลิน / อินซูลินเช่นปัจจัยการเจริญเติบโตการส่งสัญญาณทางเดิน (IIS) มีบทบาทสำคัญในการควบคุมการเจริญเติบโตของแมลง, การพัฒนา, อายุการใช้งานและสภาวะสมดุลการเผาผลาญ (Ikeya และ al., 2002 Caldwell et al., 2005 เมิร์ et al., 2005 Wu และบราวน์, 2006, De Loof, 2011, Antonova et al., 2012, Vafopoulou และเหล็กกล้า, ปี 1997 และ Vafopoulou และเหล็กกล้า, 2014) การศึกษาอณูพันธุศาสตร์ในแมลงหวี่เผยให้เห็นว่าการส่งสัญญาณอินซูลินเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตตามปกติและที่มันทำหน้าที่เป็นสื่อกลางระหว่างโภชนาการและการเจริญเติบโตของเซลล์ (บริทและเอ็ดการ์ปี 1998 บริท et al., 2002 Hafen, 2004, เอ็ดการ์ปี 2006 และ Giannakou และนกกระทา 2007) พบว่าการแสดงออกของมดลูก PI3K, ส่วนประกอบสัญญาณอินซูลินเฉพาะใน PGs, ลดระยะช่วงการเจริญเติบโตและสร้างแมลงวันที่มีขนาดเล็กในขณะที่อินซูลินยับยั้งการส่งสัญญาณใน PGs ผลิตระยะเวลาการเจริญเติบโตขยายและสร้างแมลงวันขนาดใหญ่ (Caldwell et al., 2005, Colombani et al., 2005 และเมิร์ et al., 2005) แม้ว่ามันจะไม่ชัดเจนว่าการส่งสัญญาณเปิดใช้อินซูลินควบคุม ecdysteroidogenesis การแสดงออกของยีนที่สองวันฮาโลวีน (dib และ PHM) ดูเหมือนจะขึ้นควบคุมที่เปิดใช้บริการ PI3K ในแมลงหวี่ PGs (Colombani et al., 2005) Walkiewicz และสเติร์น (2009) แสดงให้เห็นว่าการเพิ่ม IIS ป็ PI3K และผลในการเปลี่ยนแปลงโดยก่อนหน้านี้ขึ้นการควบคุมการแสดงออกของยีนฮาโลวีน dib ใน B. Mori, ช่วยกระตุ้นการหลั่งอินซูลิน ecdysone โดย PGs ผ่าน PI3K / ทางเดินสิ้นคิดตามบ่มเป็นเวลานาน (Gu et al., 2009). Bombyxin เป็นเปปไทด์ที่ระบุอินซูลินเช่นครั้งแรกใน B. Mori (Ishizaki และซูซูกิ 1994 วูและสีน้ำตาลปี 2006 และ Mizoguchi และ Okamoto, 2013) มันถูกระบุว่าเดิมเป็นโมเลกุลที่มีกิจกรรม PTTH เหมือน เปปไทด์เป็นชื่อแรก Bombyx เล็ก PTTH (4K-PTTH) บนพื้นฐานของความสามารถในการกระตุ้นและการพัฒนา PGs ผู้ใหญ่ทริกเกอร์ในงี่เง่า Samia ดักแด้ (Ishizaki และซูซูกิ, 1994) แต่ก็ล้มเหลวที่จะเปิดใช้งาน PGs ของ Bombyx ในปริมาณที่ทางสรีรวิทยาในการทดลองในร่างกาย การทดลองในหลอดทดลองบ่มยืนยันจุดนี้ (Kiriishi et al., 1992) มันต่อมาเปลี่ยนชื่อ bombyxin แทน PTTH ขนาดเล็ก จนถึงขณะนี้แม้ว่ากว่า 30 ยีน bombyxin ได้รับการระบุ (Iwami, 2000 และ Mizoguchi และ Okamoto, 2013) บทบาททางสรีรวิทยาของมันแน่นอนไม่เป็นที่ชัดเจนมาก แต่มันก็ชี้ให้เห็นว่า bombyxin ควบคุมการเผาผลาญน้ำตาล (Satake et al., 1997 และ Masumura et al., 2000) และการส่งสัญญาณของการเชื่อมโยงกับคุณค่าทางโภชนาการใน B. Mori (งาตะ et al., 2008) ใน Rhodnius, bombyxin อย่างอ่อนโยนช่วยกระตุ้น ecdysteroidogenesis ของ PGs (Vafopoulou และเหล็กกล้า, 1997) ในการศึกษาปัจจุบันเราตรวจสอบผลกระทบของ bombyxin ใน PGs ของไหมบี Mori ผลของเราแสดงให้เห็นว่าจะช่วยกระตุ้น bombyxin ecdysteroidogenesis ของ PGs ในหลอดทดลองและในร่างกายและชีวิตของ PGs ถูกกระตุ้นโดย bombyxin มีส่วนร่วมของ PI3K / สิ้นคิดและ AMPK ทางเดินสัญญาณเป็นเอกสาร