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昆虫研究所李胜教授团队在美国国家科学院院刊PNAS上发表昆虫蛹期发育/滞育调控重要研究成果

2022-12-28 11:53:21 来源:华南师范大学生命科学学院 点击: 收藏本文

20221212日,国际著名期刊PNAS《美国国家科学院院刊》在线发表了我校生命科学学院、昆虫科学与技术研究所李胜教授团队完成的研究论文“Mmp-induced fat body cell dissociation promotes pupal development and attenuates pupal diapause by activating lipid metabolism”。论文揭示了基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, Mmps)诱导的脂肪体解离调控蛹期发育/滞育的分子机制,深化了昆虫变态发育调控机制的研究。

 

昆虫脂肪体具有哺乳动物肝脏和脂肪组织的双重功能。在完全变态昆虫的化蛹初期,片层状的幼虫脂肪体逐渐解离为单个的脂肪体细胞,分散悬浮于血淋巴。棉铃虫能以蛹滞育的方式度过不良环境,在非滞育蛹中脂肪体化蛹初期逐渐解离;滞育蛹中脂肪体不解离,待到滞育解除时才开始解离。 基质金属蛋白酶MMPs是降解细胞外基质最重要的蛋白水解酶类,在各种动物中普遍存在,其活性受Tissue Inhibitors of Metalloproteinases TIMPs)抑制。李胜教授课题组前期研究发现,果蝇和家蚕的脂肪体解离由MMPs介导,但在棉铃虫和柞蚕中的研究认为半胱氨酸蛋白酶Cathepsin LCatL)诱导脂肪体解离。在该研究中,作者们通过一系列实验,证明棉铃虫CatL通过增强MMPs活性参与脂肪体解离,MMP2是诱导脂肪体解离的主要效应蛋白,并表明家蚕和草地贪夜蛾脂肪体解离也遵循类似的机制,说明昆虫脂肪体的解离机制具有一定的保守性。

    

随后利用CRISPR-Cas9方法构建了棉铃虫Har-Mmp2Har-Timp的突变体以抑制和促进脂肪体解离。作者们发现,棉铃虫Har-Mmp2突变体脂肪体延迟解离,脂肪体内的脂滴不能被有效地动用,出现类似于蛹滞育的表型,在长光照条件下也有部分发生蛹滞育;而Har-Timp突变体脂肪体提前解离,脂肪体内的脂滴动用增加,在短光照时也有部分不能发生蛹期滞育。进一步的转录组和脂质组分析表明,脂肪体解离通过调控脂质代谢基因影响血淋巴中各类脂质的含量,从而影响蛹期发育/滞育的抉择。该研究阐明了脂肪体解离的生理功能和酶学调控机制,深化了对昆虫变态发育和滞育机理的理解。论文全文链接:XXX

 

PNAS是综合性国际顶尖学术期刊,2022年最新发布的影响因子为12.779。李胜教授长期研究昆虫变态发育调控机制,取得一系列原创性和开拓性的研究成果,引领该研究方向的发展。青年英才贾强强为论文第一作者,李胜教授为通讯作者,华南师范大学为第一通讯单位。该研究得到了岭南现代农业实验室项目、国家自然科学基金、广东省科技厅、广东省自然科学基金等项目的资助,还得到了中山大学徐卫华教授、华南师范大学张小帅博士的支持和帮助。

 


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 撰稿人:贾强强                    审稿人:李胜、黄儒强


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