昆蟲體內(nèi)草魚胺和酪胺的生物合成及調(diào)控

昆蟲體內(nèi)草魚胺和酪胺的生物合成及調(diào)控

眾所周知，腎上腺信號轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑?jīng)Q定了人體生命活動中的許多生理活動。相應(yīng)的神經(jīng)變質(zhì)（激素）、腎上腺和脫甲基腎上腺只存在于后口動物家族中。在原口動物包括昆蟲體內(nèi),與腎上腺素和去甲腎上腺素系統(tǒng)對應(yīng)的是章魚胺(octopamine,OA)和酪胺(tyramine,TA),它們之間結(jié)構(gòu)相似,并發(fā)揮著類似的生理作用(表1)。OA和TA作為神經(jīng)遞質(zhì)(neurotransmitter)、神經(jīng)調(diào)質(zhì)(neuromodulator)以及神經(jīng)激素(neurohormone),控制或調(diào)控著昆蟲的很多行為和生理過程(Orchard,1982;Roeder,1999,2005;Hauseretal.,2006)。OA最早在章魚唾腺中被發(fā)現(xiàn)至今已近60年(ErspamerandBoretti,1951),但至今我們對其在章魚唾腺中的功能還不了解。更有趣的是,竟有4名諾貝爾獎獲得者(AxelrodJ,GreengardP,HorvitzHR和KandelER)從事關(guān)于OA的研究。他們分別在章魚胺受體(octopaminereceptors,OARs)識別、秀麗隱桿線蟲Caenorhabditiselegans體內(nèi)章魚胺功能以及脊椎動物體內(nèi)痕量生物胺(traceamine)探尋等相關(guān)領(lǐng)域開展研究(NathansonandGreengard,1973;Saavedraetal.,1974;Evans,1981;Horvitzetal.,1982;Arakawaetal.,1990;Changetal.,2000)。潘燦平等(1999,2005)曾對昆蟲體內(nèi)OA的分布、生理功能以及作用機(jī)理和受體等研究進(jìn)行了綜述,并設(shè)計了多種OARs的激動劑,對它們的合成和構(gòu)效關(guān)系等進(jìn)行了研究(潘燦平等,1998)。OA作為昆蟲體內(nèi)重要的神經(jīng)活性物質(zhì)與昆蟲的晝夜節(jié)律、內(nèi)分泌、好斗與飛行以及學(xué)習(xí)與記憶等諸多重要生理功能有關(guān)(Roeder,1999),它主要通過與其特異性受體OAR結(jié)合從而調(diào)節(jié)胞內(nèi)第二信使環(huán)腺苷酸(cAMP)或鈣離子水平來發(fā)揮作用(NathansonandGreengard,1973;BlenauandBaumann,2001)。因此,對OA受體藥理學(xué)特性的研究也因其可作為殺蟲劑的潛在靶標(biāo)而備受關(guān)注。TA作為神經(jīng)遞質(zhì),只是在近些年才被廣泛關(guān)注。以前人們一直視其為OA的合成前體,而不把它作為獨(dú)立的神經(jīng)遞質(zhì)。而研究表明它不但像OA一樣可作為神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)調(diào)質(zhì)和神經(jīng)激素,而且發(fā)揮著截然不同的作用(Nagayaetal.,2002;Lange,2009)。我國昆蟲學(xué)家張宗炳教授及其研究小組很早就發(fā)現(xiàn),在用DDT、溴氰菊酯以及殺蟲脒處理昆蟲后,利用三套層析系統(tǒng)檢測技術(shù),檢測到中毒蟲體內(nèi)TA含量急劇增加,并且殺蟲脒和DDT或溴氰菊酯合用時還有增效作用(張宗炳等,1984a,1984b;唐小麗等,1987);DDT處理同時還誘導(dǎo)相應(yīng)的酪氨酸脫羧酶活性增加(羅遠(yuǎn)等,1985),而此酶的作用就是催化昆蟲體內(nèi)的酪氨酸生成酪胺。他們還發(fā)現(xiàn)殺蟲脒類殺蟲劑可引起蟲體內(nèi)cAMP含量的增加(馬燕和張宗炳,1989),后來證明這類殺蟲劑的作用靶標(biāo)正是OA受體,而且很可能正是由于與OA受體偶聯(lián)的相應(yīng)G蛋白的激活引起了下游第二信使cAMP含量的增加。Borowsky等(2001)在老鼠等哺乳動物體內(nèi)中檢測到了TA,而其含量甚少故稱之為痕量生物胺(traceamines);而在昆蟲、甲殼綱和軟體動物等無脊椎動物神經(jīng)組織中則含有大量的TA(RobertsonandJuorio,1976)。Saudou等(1990)首先在黑腹果蠅Drosophilamelanogaster中克隆到了酪胺受體(tyraminereceptor,TAR),而有趣的是,同樣的受體基因同年也在《Neuron》雜志上被報道(Arakawaetal.,1990),但它卻被命名為章魚胺受體(OAR)。直到今日有關(guān)TAR和OAR的分類問題依然困擾著從事于此領(lǐng)域的生物學(xué)家和藥理學(xué)家們。2009年在《Neuron》雜志上發(fā)表的TA參與秀麗隱桿線蟲C.elegans逃生反應(yīng)的實驗也證明了TA不僅可作為神經(jīng)調(diào)質(zhì)還可作為神經(jīng)遞質(zhì)與特定受體結(jié)合參與逃避等應(yīng)急性反應(yīng)(BranickyandSchafer,2009;Pirrietal.,2009),而調(diào)控這種反應(yīng)的酪胺受體類型(tyramine-gatedchloridechannels)目前在昆蟲中還未發(fā)現(xiàn)。盡管TA作為新的神經(jīng)傳遞物質(zhì)日益受到關(guān)注,但是對其受體以及受體藥理學(xué)特性的研究還是相對較少。1兩種脫羧酶法合成ta和高度自由基物體ta和其它基的植株和去甲腎上腺素pa的合成如前所述,昆蟲體內(nèi)的OA和TA與脊椎動物體內(nèi)的腎上腺素和去甲腎上腺素功能頗為相似,在體內(nèi)也都是以酪氨酸(Tyr)為底物通過一系列酶促反應(yīng)合成的(圖1)。酪氨酸可通過酪氨酸羥化酶(TH)羥基化作用生成多巴(DOPA),而酪氨酸與多巴又可分別在酪氨酸脫羧酶(TDC)和多巴脫羧酶(DDC)脫羧基作用下生成相應(yīng)的TA和多巴胺(dopamine,DA),TA和多巴胺可進(jìn)一步通過酪胺β-羥化酶(TβH)和多巴胺β-羥化酶(DβH)發(fā)生β-羥基化作用而生成相應(yīng)的OA與去甲腎上腺素,從此可看出兩條合成途徑的相似性,去甲腎上腺素則可進(jìn)一步在苯乙醇胺-N-甲基轉(zhuǎn)移酶(PNMT)作用下生成腎上腺素(Cazzamalietal.,2005;Roeder,2005;Lange,2009)。另外,如果不存在酪氨酸脫羧酶(TDC),生物體內(nèi)還有一些補(bǔ)救途徑來完成TA和OA的合成(如圖1中虛線箭頭所示),目前還不知道這些補(bǔ)救途徑有何生理作用(Roeder,2005)。2ta與aa神經(jīng)元的分布在昆蟲體內(nèi)的許多生物胺都有著特有的分布特征,而OA和TA在昆蟲體內(nèi)的分布更是有趣。因為TA一直被視為OA的合成前體,其通過TβH作用生成OA(圖1),所以O(shè)A的神經(jīng)元也應(yīng)該同時包含TA,因此,很有可能OA和TA被同一神經(jīng)元所釋放并作為協(xié)同的神經(jīng)遞質(zhì)(co-transmitters)。另一方面,TA的神經(jīng)元卻不一定包含OA,Downer等(1993)就通過高效液相色譜與電化學(xué)檢測(HPLC-ECD)相結(jié)合的方法,在蝗蟲Locusta的中樞神經(jīng)系統(tǒng)(centralnervoussystem,CNS)中發(fā)現(xiàn),TA的分布并不與OA相對應(yīng)。而且,在CNS的不同區(qū)域以及中樞神經(jīng)和骨骼肌之間,TA和OA的分布比例也各不相同。在蝗蟲的CNS中,OA的含量是TA的3～7倍,而在骨骼肌中TA的含量卻是OA的2～9倍(DoniniandLange,2004;SilvaandLange,2008)。關(guān)于OA和TA在大型昆蟲(如蝗蟲)和小型昆蟲(如果蠅)體內(nèi)神經(jīng)中的分布情況,Roeder等(2003)已經(jīng)做了詳盡的描述。在蝗蟲中大約有100個神經(jīng)元含有這些神經(jīng)遞質(zhì),它們的分布與其特異的重吸收系統(tǒng)(章魚胺-轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白神經(jīng)元)基本上是一致的;而在果蠅成蟲的神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)大約有40種不同的神經(jīng)元包含OA和TA,它們分布在果蠅的腦部、胸部和腹部的神經(jīng)元中,奇怪的是在果蠅幼蟲腦部卻未發(fā)現(xiàn)具免疫活性的章魚胺神經(jīng)元(Roeder,2005)。Busch等(2009)通過免疫組織化學(xué)染色等手段,成功定位了果蠅成蟲腦部27種獨(dú)特的OA神經(jīng)元,根據(jù)形態(tài)和遺傳標(biāo)記分布,他們發(fā)現(xiàn)這些OA神經(jīng)元大都位于腦部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)中,有著明顯隔開的樹突和突觸前區(qū)域,而且這些樹突大都限定于大腦中的特定區(qū)域內(nèi),每個神經(jīng)元的作用對象清晰而又各不相同,整個OA神經(jīng)纖維網(wǎng)遍布于CNS內(nèi),使得它們能夠相互結(jié)合并構(gòu)成整體,并被分配到不同神經(jīng)中行使各自功能。近年來,對TA在昆蟲體內(nèi)分布研究顯示,昆蟲腦部神經(jīng)節(jié)、咽下神經(jīng)節(jié)和胸腹部神經(jīng)節(jié)中均有TA存在,尤其是在咽下神經(jīng)節(jié)、胸部神經(jīng)節(jié)以及腹部神經(jīng)節(jié)這3個腹面不成對中間(ventralunpairedmedian,VUM)神經(jīng)元中含量較多,這些VUM神經(jīng)元連接著末梢肌肉組織對昆蟲行為有著重要影響。更有意思的是,在蝗蟲腹部第7和第8神經(jīng)節(jié)中有大量對TA免疫的活性物質(zhì)存在,而這些神經(jīng)節(jié)與蝗蟲的輸卵管和受精囊活動有關(guān)(DoniniandLange,2004;LangeandSilva,2007;SilvaandLange,2008),而且TA還存在于昆蟲非神經(jīng)組織—馬氏管中(Coleetal.,2005)。因此,TA很可能對昆蟲的交配生殖和排泄行為都有所影響。總之,對OA和TA及其相應(yīng)受體在昆蟲體內(nèi)分布的研究,可幫助我們更好地了解其生理學(xué)功能。3無臟器體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)體kraft在昆蟲體內(nèi),一旦OA和TA從突觸中釋放,便結(jié)合于對應(yīng)的受體引起一系列生理反應(yīng),那么它們在完成自己的作用后會發(fā)生什么變化呢?OA和TA在引起突觸后細(xì)胞發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生相關(guān)信號后,它們的作用也就需要被終止,而最主要的方式就是被重吸收進(jìn)入突觸前結(jié)構(gòu)中。對于很多神經(jīng)遞質(zhì),如OA、TA、多巴胺、5-羥色胺和組胺等生物胺來說,被神經(jīng)細(xì)胞再攝取是它們主要的失活方式,而在通常情況下,這一步是通過特異的神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體(neurotransmittertransporters)來完成的。在被突觸釋放完成作用后,這些生物胺被存在于質(zhì)膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白移除,轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白本身的活性的調(diào)節(jié)則主要依賴于胞內(nèi)鈉離子與氯離子的濃度梯度。相比而言,人們比較清楚脊椎動物中的轉(zhuǎn)運(yùn)體體系。在氨基酸組成上,它們是一些糖蛋白(glycoproteins),可能含有12個跨膜結(jié)構(gòu)域(transmembranedomains),大約有50%～70%的序列相似性(Shafqatetal.,1993;Evans,2002;Malutanetal.,2002)。而在無脊椎動物體內(nèi),也已經(jīng)識別出了對5-羥色胺、多巴胺、OA和TA特異的轉(zhuǎn)運(yùn)體(Malutanetal.,2002;DonlyandCaveney,2005),這些無脊椎動物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)體與脊椎動物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)體有著結(jié)構(gòu)和藥理特性上的相似性。Downer等(1993)首先報道了在蝗蟲神經(jīng)中樞中對TA有特異性重吸收現(xiàn)象的證據(jù),而直到2002年,Malutan等(2002)才在粉紋夜蛾Trichoplusiani中克隆到了新的單胺轉(zhuǎn)運(yùn)體cDNA,并把它命名為OA轉(zhuǎn)運(yùn)體,在昆蟲細(xì)胞系中表達(dá)顯示其對章魚胺和酪胺均有很高的親和力(affinity)。這個轉(zhuǎn)運(yùn)體的獨(dú)特性還在于它對藥物的介入非常不敏感,如能夠選擇性抑制其他單胺轉(zhuǎn)運(yùn)體的三環(huán)類抗抑郁藥(tricyclicantidepressants)等對其并沒有阻斷作用(Malutanetal.,2002;Gallantetal.,2003)。系統(tǒng)進(jìn)化分析顯示,這種鱗翅目幼蟲的OA轉(zhuǎn)運(yùn)體屬于一種新類型,它與無脊椎動物的DA轉(zhuǎn)運(yùn)體以及脊椎動物兒茶酚胺轉(zhuǎn)運(yùn)體(catecholaminetransporters)不屬于同一類(Malutanetal.,2002)。OA轉(zhuǎn)運(yùn)體基因與TβH基因在神經(jīng)元中是共表達(dá)的,所以它存在于所有含OA的神經(jīng)元中。如前所述,這些神經(jīng)元也包含TA,因此如果OA和TA都被釋放的話,OA轉(zhuǎn)運(yùn)體很可能既協(xié)調(diào)對OA的攝取又參與對TA的再攝取。而奇怪的是,在黑腹果蠅D.melanogaster、岡比亞按蚊Anophelesgambiae、意大利蜜蜂Apismellifera和秀麗隱桿線蟲C.elegans的基因組中均沒有發(fā)現(xiàn)該類轉(zhuǎn)運(yùn)體,而且黑腹果蠅中的多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)體對OA幾乎沒有親和性(DonlyandCaveney,2005)。另外,已經(jīng)在6種鱗翅類昆蟲如菜粉蝶Pierisrapae、歐洲玉米螟Ostrinianubilalis等及毛翅目、鞘翅目、直翅目、半翅目、廣翅目和網(wǎng)翅目中克隆到了OA/TA的轉(zhuǎn)運(yùn)體基因,而在雙翅目和膜翅目昆蟲中卻沒有發(fā)現(xiàn)(Lange,2009)。以上研究證明,OA/TA的膜轉(zhuǎn)運(yùn)體廣泛存在于很多昆蟲種類的體內(nèi),并參與到這兩種神經(jīng)遞質(zhì)的再攝取機(jī)制中,造成OA和TA的失活或轉(zhuǎn)移。既然OA和TA在果蠅中發(fā)揮著重要生理作用,而果蠅體內(nèi)又不存在相應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)體,所以很可能在雙翅目和膜翅目中存在著其他的替代途徑來完成OA和TA的轉(zhuǎn)運(yùn)。因此,有關(guān)OA和TA在昆蟲體內(nèi),尤其是在雙翅目和膜翅目昆蟲體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)方式有待于進(jìn)一步研究和探討。另外,OA和TA以及類似的生物胺類如DA等,還可被一些單胺氧化酶(monoamineoxidase,MAO)類降解或被臨近的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(glialcells)吸收儲存(Roder,2005)。4自組織的生長和生理作用對OA和TA在昆蟲體內(nèi)生理功能的研究一直沒有中斷過(表2)。目前,人們對OA的生理功能研究較為深入,最著名的就是它在北美螢火蟲Photinuspyralis發(fā)光器官中所起到的神經(jīng)傳遞作用(Nathanson,1979)。令人驚奇的是,在果蠅體內(nèi)敲除了能夠催化TA生成OA(圖1)的TβH基因后,果蠅的行為幾乎是正常的,只是雌性個體因不能正常產(chǎn)卵而不可育,該結(jié)果證明了OA可能參與調(diào)控輸卵管的肌肉組織(Monastiriotietal.,1996;Monastirioti,2003)。在外周神經(jīng)系統(tǒng)中(peripheralnervoussystem,PNS),OA起著調(diào)控昆蟲飛翔肌、外周淋巴器官(如脂肪體和血淋巴)、輸卵管以及幾乎所有感覺器官的功能;而在CNS中,OA具有調(diào)控昆蟲運(yùn)動、覺醒、脫敏、學(xué)習(xí)與記憶以及晝夜節(jié)律等生理活動的功能(Stern,1999;Farooquietal.,2003;Schwaerzeletal.,2003)。而且,有關(guān)OA在昆蟲的記憶力恢復(fù)、嗅覺識別、飛翔和好斗性等方面所扮演的角色也是近年來關(guān)于OA生理功能研究的熱點(diǎn)(HammerandMenzel,1995,1998;Roeder,1999;Farooquietal.,2003;Schwaerzeletal.,2003;Mizunamietal.,2009)(表2)。相比于OA而言,人們對TA在昆蟲體內(nèi)的生理作用還不甚了解。然而近年來的研究表明,TA在生物體內(nèi)發(fā)揮著自己特有的生理作用(Nagayaetal.,2002)。TA可以通過控制果蠅幼蟲骨骼肌中的中央模式發(fā)生器(centralpatterngenerator)來控制果蠅幼蟲的移動(Foxetal.,2006)。另外,它還存在于東亞飛蝗Locustamigratoria的受精囊和非神經(jīng)元組織——馬氏管中,并可能參與調(diào)控其排卵、受精、排泄和遷移等諸多生理行為(Blumenthal,2003;Rogersetal.,2004;Coleetal.,2005;LangeandSilva,2007;SilvaandLange,2008;Lange,2009),TA還影響著意大利蜜蜂A.mellifera雌蜂的卵巢發(fā)育等(SasakiandHarano,2007)(表2)?？傊?昆蟲體內(nèi)的OA和TA幾乎調(diào)控著昆蟲大部分的器官和生理行為,而有關(guān)OA和TA對昆蟲中樞淋巴器官(centrallymphoidorgan)和周圍淋巴器官(peripherallymphoidorgan)的調(diào)控以及對昆蟲神經(jīng)、生殖、消化、內(nèi)分泌乃至免疫和社會行為等諸多生理活動的影響,仍需要進(jìn)一步研究與論述。5安氏原螯蝦對g蛋白偶聯(lián)受體的影響一種影響神經(jīng)系統(tǒng)的化學(xué)物質(zhì),不管它是作為突觸間隙的神經(jīng)遞質(zhì)還是作為進(jìn)入血液循環(huán)調(diào)控組織行為的神經(jīng)激素,都需要通過細(xì)胞膜或者細(xì)胞內(nèi)部的受體來完成其對細(xì)胞的影響,達(dá)到傳遞神經(jīng)信號的目的。與腎上腺素和去甲腎上腺素相似,OA和TA也是通過與一系列的G蛋白偶聯(lián)受體(Gprotein-coupledreceptors,GPCRs)相作用來完成神經(jīng)信號傳遞,發(fā)揮其生理作用(Roeder,2005)。由于具有開發(fā)成為新一代殺蟲劑靶標(biāo)的可能性,近年來,關(guān)于它們對應(yīng)受體的基因克隆及藥理學(xué)特性的研究頗多。5.1結(jié)構(gòu)分類及作用途徑目前已經(jīng)在多種昆蟲中克隆到了編碼OARs和TARs的cDNAs,包括黑腹果蠅D.melanogaster、意大利蜜蜂A.mellifera、美洲大蠊Periplanetaamericana以及一些蛾類,如煙草天蛾Manducasexta、煙芽夜蛾Heliothisvirescens和家蠶Bombyxmori等(Ebertetal.,1998;Blenauetal.,2000;Dacksetal.,2005;EvansandMaqueira,2005;Ohtanietal.,2006;Huangetal.,2009;Rotteetal.,2009),而這些受體通常有著雙重術(shù)語——章魚胺/酪胺受體(OA/TAreceptors)。盡管一些研究者通過體外表達(dá)實驗證實了這些受體對OA和TA的不同親和性,并據(jù)此將其命名為相應(yīng)的受體(OAR或TAR),但其在昆蟲活體內(nèi)的確切配體(ligand)還不明了,仍需進(jìn)一步研究驗證。與之前在果蠅、蜜蜂、家蠶或者蝗蟲中克隆到的TARs基因不同,Cazzamali等(2005)從果蠅中克隆到了一個新的TAR基因,在中國倉鼠卵巢細(xì)胞(CHO)和爪蟾卵母細(xì)胞(Xenopusoocytes)中表達(dá)顯示,它對TA的特異性非常高而與其他生物胺包括OA無交叉反應(yīng)。而且在岡比亞按蚊A.gambiae、意大利蜜蜂A.melliefera和赤擬谷盜Triboliumcastaneum基因組數(shù)據(jù)庫中也發(fā)現(xiàn)了與此受體類似的基因序列,并隨之在家蠶中克隆到了該受體,被命名為BmTAR2(Hauseretal.,2008;Huangetal.,2009)。這些結(jié)果也再次證實了TA完全可以獨(dú)立于OA而在昆蟲體內(nèi)通過特異性受體發(fā)揮作用。根據(jù)已經(jīng)克隆到受體的功能和藥理學(xué)性質(zhì)及其與哺乳動物腎上腺受體不同亞型結(jié)構(gòu)功能相似性的比較,可以將OARs和TARs各自分為兩大類共4種受體類型:α1-adrenergic-likeOARs,α-adrenergic-likeOARs,α1-adrenergic-likeTARs和α2-adrenergic-likeTARs(EvansandMaqueira,2005;Huangetal.,2009,2010)。到目前為止,在果蠅和家蠶中的這4種OARs和TARs亞型都被克隆得到并做了功能驗證,我們在二化螟Chilosuppressalis體內(nèi)也克隆得到了這4種亞型,并進(jìn)一步對其功能進(jìn)行驗證。有關(guān)昆蟲體內(nèi)OARs的研究較為廣泛,關(guān)于其作用途徑也相對了解較多。需要指出的是,有的受體可能同時扮演OARs和TARs的角色,這要看與之結(jié)合的神經(jīng)激素或神經(jīng)遞質(zhì)類型(HannanandHall,1996;Ohtaetal.,2003;EvansandMaqueira,2005)。5.2其他生物胺受體的偶聯(lián)作用OARs和TARs被激活后會引起胞內(nèi)信號分子濃度的改變,與受體作用的G蛋白(G-protein)類型不同引起的信號分子改變也不同,如:環(huán)腺苷酸(cAMP)和胞內(nèi)鈣離子(Ca2+)濃度,它們的濃度可能提高或降低(Gudermannetal.,1996,1997)。一種途徑是當(dāng)受體結(jié)合了能夠與質(zhì)膜上腺苷酸環(huán)化酶(adenylylcyclase,AC)作用的G蛋白時(圖2),就能夠激活此酶的活性,并導(dǎo)致ATP生成cAMP。而cAMP濃度的提高則能夠進(jìn)一步激活蛋白激酶A(proteinkinaseA,PKA),PKA又叫cAMP依賴性蛋白激酶,它能夠?qū)TP的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到特定蛋白質(zhì)的絲氨酸或蘇氨酸殘基上進(jìn)行磷酸化,并調(diào)控多種分子底物的特性,包括細(xì)胞溶質(zhì)蛋白、配體門控的離子通道以及一些轉(zhuǎn)錄因子如CREB,CREM和ATF-1等(DeCesareetal.,1999);另外,一些生物胺受體也有可能偶聯(lián)抑制cAMP濃度提高的G蛋白。另一種途徑則是激活的受體引起胞內(nèi)Ca2+濃度的改變(圖2),與這些受體偶聯(lián)的G蛋白亞基能夠結(jié)合并激活磷脂酶C(phospholipaseC,PLC)的活性(RheeandBae,1997),而此酶則能夠水解一種膜結(jié)合底物——磷脂酰肌醇二磷酸(phosphatidylinositol4,5-bisphosphate),產(chǎn)生兩種第二信使——三磷酸肌醇(inositoltriphosphate,IP3)和二?；视?diacylglycerol,DAG),IP3能夠結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的特異受體,它們是一些門控Ca2+通道,能夠使通道打開并引起胞內(nèi)Ca2+庫中的Ca2+釋放到細(xì)胞質(zhì)中,Ca2+通過直接控制酶或離子通道的活性在細(xì)胞許多功能中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。除此之外,Ca2+能夠與很多蛋白結(jié)合,如鈣調(diào)蛋白、鈣結(jié)合蛋白、鈣視網(wǎng)膜蛋白等,它們通過蛋白互作而起著調(diào)控許多蛋白效應(yīng)器的活化。而DAG是存在于質(zhì)膜上的第二信使,它能夠與Ca2+一起激活蛋白激酶C(PKC)的活性,而PKC如前所述的PKA一樣,都能夠使很多蛋白的絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化,從而改變這些蛋白的功能(BlenauandBaumann,2001)(圖2)?？傊?GPCRs的激活導(dǎo)致了胞內(nèi)各級信號濃度的改變,而且不同胞內(nèi)信號途徑可能在同一個細(xì)胞中被激活,這也必將引起細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)信號的放大或縮小從而達(dá)到信號傳遞的功能。另外,在果蠅中克隆到的命名為OAMB(octopaminereceptorinmushroombodies)的一種OAR,在神經(jīng)和生殖系統(tǒng)的體外表達(dá)顯示它具有兩種異構(gòu)體(isoforms),即OAMB-AS和OAMB-K3,并分別具有不同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,一個是只提高胞內(nèi)Ca2+濃度,另一個則既提高胞內(nèi)cAMP又提高Ca2+濃度,此Ca2+主要是連接鈣調(diào)蛋白依賴型的蛋白激酶Ⅱ而并非激活PKA或PKC(Leeetal.,2009)。因此,同一個受體在不同組織或細(xì)胞類型中表達(dá),可能會偶聯(lián)不同的信號分子,從而行使不同的功能。有的受體僅僅依靠影響cAMP或Ca2+濃度來傳遞信號,而有的受體則既影響cAMP的濃度又影響胞內(nèi)Ca2+濃度,這些特性給受體研究者們帶來了驚喜,可給受體分類學(xué)者帶來了困惑。而無疑的是,對OARs和TARs的研究不僅對理解它們在昆蟲體內(nèi)的生理學(xué)作用十分重要,也將為人們以其為靶標(biāo)設(shè)計新殺蟲劑用于害蟲防治帶來突破(IshaayaandHorowitz,2009)。5.3其他方面的研究對于昆蟲體內(nèi)OARs的藥理學(xué)性質(zhì)研究較為深入(EvansandMaqueira,2005),而關(guān)于TARs的藥理學(xué)研究相對較少。有很多對OARs高度特異的激動劑(agonist)和拮抗劑(antagonist),而且已有針對OARs的殺蟲劑在生產(chǎn)上使用,如殺蟲脒(chlordimeform)和雙甲脒(amitraz)就是通過各自代謝體與OARs特異結(jié)合來產(chǎn)生殺蟲毒理作用的(Roeder,2005)。而由于一直沒有把TARs作為殺蟲劑作用靶標(biāo)來開發(fā),因此除了TA之外,還沒有發(fā)現(xiàn)其他TARs的激動劑,唯一一個藥理學(xué)上與TARs有關(guān)的復(fù)合物是對脊椎動物α2-腎上腺素受體(α2-adrenergicreceptors)有拮抗作用的育亨賓(yohimbine)——一種從育亨賓樹上得到的生物堿,它對昆蟲TARs同樣有著高度特異的拮抗作用。由于缺少相關(guān)藥理學(xué)實驗工具,這對我們研究昆蟲體內(nèi)酪胺受體介導(dǎo)的神經(jīng)傳遞帶來了很大不便(Lange,2009)。目前,這些受體在細(xì)胞體外表達(dá)的藥理學(xué)實驗中,大多使用那些在脊椎動物體內(nèi)對腎上腺素受體藥理學(xué)性質(zhì)比較清楚的化學(xué)劑,如OA、β-苯基乙胺(β-phenylethylamine)、色胺(t