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新研究揭示昆蟲激素合成的分子細(xì)胞學(xué)調(diào)控機(jī)制
作者：朱漢斌      來源：中國科學(xué)報(bào)
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華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院昆蟲科學(xué)與技術(shù)研究所教授李勝團(tuán)隊(duì)在國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助下，首次從“細(xì)胞器互作”視角，系統(tǒng)深入地揭示了昆蟲激素合成的分子細(xì)胞學(xué)調(diào)控機(jī)制。1月23日，相關(guān)成果在線發(fā)表于《國家科學(xué)評論》（National Science Review）。
保幼激素是昆蟲咽側(cè)體合成分泌的倍半萜類激素，調(diào)控變態(tài)發(fā)育和生殖，具有重要的生理功能。在大多數(shù)昆蟲中，保幼激素作為促性腺激素主導(dǎo)雌性成蟲生殖。因此，對保幼激素合成的研究在理解昆蟲生殖調(diào)控方面具有重要意義。李勝團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn)胰島素和營養(yǎng)信號（IIS-TORC1）通過誘導(dǎo)咽側(cè)體中保幼激素的合成，促進(jìn)雌性成蟲生殖。然而，對于這一過程的具體作用機(jī)制尚不清楚。
基于團(tuán)隊(duì)前期研究基礎(chǔ)，研究人員結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)、分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等技術(shù)手段，他們發(fā)現(xiàn)：在咽側(cè)體細(xì)胞中，類胰島素多肽ILPs和allatostatin（AST）神經(jīng)肽結(jié)合膜受體后，分別激活I(lǐng)IS-TORC1信號和AST信號，二者拮抗性地調(diào)節(jié)由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)RyR受體介導(dǎo)的鈣離子釋放；鈣離子通過磷酸化鈣調(diào)激酶CaMKII，激活細(xì)胞核定位的CREB-CBP途徑：一是，在轉(zhuǎn)錄和表觀水平上調(diào)控HMGR、Jhamt和Cyp15a1等保幼激素合成酶關(guān)鍵基因的表達(dá)；二是，通過調(diào)控線粒體相關(guān)基因Aco2、ETFB和SLC25A6等的表達(dá)提高咽側(cè)體細(xì)胞中三羧酸循環(huán)（TCA cycle）和氧化磷酸化等代謝過程的活性，從而促進(jìn)保幼激素合成。與此同時(shí)，線粒體活性與細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄活性具有交互調(diào)節(jié)的作用，形成正反饋調(diào)節(jié)回路。
上述咽側(cè)體細(xì)胞中細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細(xì)胞核及線粒體等細(xì)胞器間的信號通訊互作網(wǎng)絡(luò)，驅(qū)動了雌性生殖周期中保幼激素合成及其水平的動態(tài)改變，從而實(shí)現(xiàn)對生殖過程的精準(zhǔn)調(diào)控。論文通訊作者李勝表示，該研究揭示了昆蟲咽側(cè)體細(xì)胞中細(xì)胞器互作調(diào)控保幼激素動態(tài)合成的分子機(jī)制。
該研究成果將為以生殖為靶標(biāo)的害蟲防控策略提供理論指導(dǎo)，也為高等動物激素的合成機(jī)制研究提供借鑒。據(jù)悉，李勝團(tuán)隊(duì)長期聚焦于激素和營養(yǎng)調(diào)控昆蟲發(fā)育的分子機(jī)制，取得了一系列原創(chuàng)性和開拓性的研究成果，引領(lǐng)該研究方向的發(fā)展。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf022
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