Autophagy, apoptosis, and ecdysis-related gene expression in the silk gland of the silkworm (Bombyx mori) during metamorphosis

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Abstract:

Degeneration of larval-specific tissues during insect metamorphosis has been suggested to be the result of apoptosis and autophagy and is triggered by ecdysteroids. However, the relationship between autophagy and apoptosis pathways and the mechanism of regulation by ecdysteroids remain to be elucidated. This study examined the events of autophagy, apoptosis, and the expression of ecdysis-related genes in the silk gland of the silkworm (Bombyx mori L., 1758) during the larval to pupal transformation. The results indicated that autophagic features appeared in the silk gland at the wandering and spinning stages of the larvae, whereas the apoptotic features such as apoptotic bodies and DNA fragmentation occurred at the prepupal or early-pupal stages. The autophagic granules fused with each other to form large vacuoles where the cytoplasmic material was degraded. Autophagosomes, autolysosomes, and apoptotic bodies were found later in the degenerating silk-gland cells. Expression of the ecdysone receptor gene BmEcR and the transcription factor genes BmE74A and BmBR-C preceded the onset of autophagy and apoptosis, indicating that they may be responsible for triggering these programmed cell death pathways in the silk gland. The results suggest that both autophagy and apoptosis occur in the silk-gland cells during degeneration, but autophagy precedes apoptosis.

On a suggéré que la dégénérescence des tissus propres à la larve durant la métamorphose des insectes est le résultat de l’apoptose et de l’autophagie et qu’elle est déclenchée par les ecdystéroïdes. Cependant, la relation entre les voies de l’autophagie et de l’apoptose et le mécanisme de régulation par les ecdystéroïdes restent à être élucidés. Notre étude examine les événements d’autophagie et d’apoptose, ainsi que l’expression des gènes associés à la mue dans la glande sérigène du ver à soie (Bombyx mori (L., 1758)) durant la transformation de la larve en nymphe. Des indications d’autophagie apparaissent dans la glande sérigène au stades d’errance et de tissage de la larve, alors que les indications d’apoptose, tels que les corps apoptotiques et la fragmentation de l’ADN, se manifestent au stade prénymphal ou tôt dans le stade nymphal. Les granules autophagiques se fusionnent les uns aux autres pour former de grandes vacuoles dans lesquelles le matériel cytoplasmique est dégradé. Des autophagosomes, des autolysosomes et des corps apoptotiques se retrouvent plus tard dans les cellules en dégénérescence de la glande sérigène. L’expression des gènes du récepteur de l’ecdysone BmEcR et du facteur de transcription BmE74A et BmBR-C précède le début de l’autophagie et de l’apoptose, ce qui indique que ces gènes peuvent être responsables du déclenchement de ces voies de la mort cellulaire programmée dans la glande sérigène. Nos résultats indiquent qu’il se produit à la fois de l’autophagie et de l’apoptose dans les cellules de la glande sérigère, mais que l’autophagie précède l’apoptose.

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2010

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