医学进展
2011年07月号
医学进展

蜜蜂幼虫发育成蜂王与蜂王浆中的Royalactin蛋白有关

    在蜜蜂的群体中,有两种雌性的等级:一种是蜂后,另一种是工蜂。蜂群中的工蜂和蜂王都是雌性且基因相同,但蜂后的体形远大于工蜂,而且其发育所需时间更短,寿命却是工蜂的10倍。那么究竟这种社会等级的分化是由什么机制决定的呢?

    众所周知,能成长为蜂王的蜜蜂幼虫的食物是蜂王浆,而其他幼虫的食物只是花粉和蜂蜜。但是,蜂王浆中的何种成分促使幼虫变身蜂王,一直是个谜。日本富山县立大学的Masaki Kamakura研究发现,蜂王浆中的一种蛋白质是蜜蜂幼虫变身蜂王的秘密所在。

    研究者通过给蜂后幼虫服用在40oC存放了数日的蜂王浆,结果发现,这类幼虫比服用新鲜蜂王浆的蜂后幼虫发育得更慢,而且最终的体形也更小。而且幼虫的发育随着蜂王浆的存放时间越久也变得越慢,体形越小。可见,蜂后的发育受到了蜂王浆中的某种物质所调控,这种物质会在高温下逐渐降解掉。随后,Masaki Kamakura发现蜂王浆中能够诱导工蜂幼体发育成蜂后的物质为一种57kD 的蛋白质,名为royalactin。这种蛋白质能促进生长素的分泌量,是蜜蜂发育为蜂后。他用这种蛋白质喂养果蝇,果蝇也同样出现体长、产卵数和寿命等方面的增长。说明这一蛋白质对生物特征的影响是跨物种的。

    进一步研究作用机理发现,royalactin具有和表皮生长因子(epidermal growth factor receptor,EGFR)类似的功能,Masaki Kamakura的研究证明,royalactin是经EGFR通路对蜂后的发育进行调控的。它能激活p70 S6激酶,从而使蜜蜂体型增大,并且激活MAPK通路从而促进20E的合成,使蜜蜂卵巢发育并缩短其发育的周期。

    这是首次揭示蜜蜂幼虫如何发育为蜂后的机制。(编译:沈颖)

参考文献:《Nature》2011;473:478-483

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