上海
近日，國際綜合性學術期刊Advanced Science在線發表了華南師范大學生命科學學院昆蟲科學與技術研究所李勝教授團隊的最新研究論文NFYB integrates hormonal signals into tissueallometryby promoting protein biosynthesis。研究團隊以不完全變態昆蟲美洲大蠊（Periplaneta americana）為研究模型，發現核轉錄因子Y亞基β核轉錄因子（nuclear transcription factor Y subunit beta, NFYB）可作為“時空因子”（spatiotemporin），整合兩種關鍵昆蟲激素信號——保幼激素（juvenile hormone, JH）和蛻皮激素（20-hydroxyecdysone, 20E），并通過激活蛋白翻譯來驅動脂肪體與翅芽的周期性異速生長，從而精準協調不同組織的生長節奏，最終確保形成合適的身體大小與形態。這一發現不僅為昆蟲體型塑造的激素整合調控提供了分子機制解釋，更為跨物種解析動物形態建成的一般性原理建立了可推廣的研究范式。
組織異速生長是指不同器官相對于整體或彼此之間以不同的速率生長的現象，是塑造動物身體大小與形態的關鍵發育過程。在昆蟲中，JH和20E是協調生長、蛻皮與變態的兩大關鍵激素，其滴度在齡期內呈規律性波動。然而，昆蟲如何在分子層面將普遍存在的、全身性循環的激素信號，轉化為特定組織在特定時間窗口的異速生長模式，一直缺乏機理層面的解答。美洲大蠊若蟲期長達14齡、體形較大、生長緩慢且RNAi效率高，便于精細劃分蛻皮周期和進行體內功能驗證，為解決這一關鍵科學問題提供了獨特的優勢。
研究團隊聚焦美洲大蠊末5個若蟲齡期，發現每齡早–中期為大量取食階段，此時脂肪體細胞面積相對體重呈強烈正異速，而翅芽幾無增長；中–后期取食停止，脂肪體轉為負異速，翅芽則爆發正異速生長。LC-MS/MS和ELISA定量顯示，早–中期JH滴度高并與脂肪體擴張速率正相關，中–后期20E滴度高并與翅芽生長速率正相關。外源JH類似物（JHM）及Met RNAi實驗證明JH為脂肪體早期生長所必需；20E注射、EcR/RXR RNAi及頸結扎回補實驗證實20E直接驅動翅芽晚期生長。為捕獲將激素時序轉化為組織特異異速指令的分子節點，系統整合了四組成熟轉錄組：（1）末5齡脂肪體早/晚期；（2）翅芽早/晚期；（3）末齡JHM處理脂肪體；（4）20E處理翅芽。經差異基因與轉錄因子交集分析，發現NFYB是唯一在脂肪體被JH誘導且早期高表達、同時在翅芽被20E誘導且晚期高表達的共有因子，其蛋白水平也受對應激素誘導。NFYB敲低使脂肪體由正異速逆轉為負異速，翅芽正異速減弱至近等速，并導致新生蛋白質合成銳減、粗面內質網核糖體密度降低及pS6K、RPS6、RPL26等翻譯元件顯著下調。高通量蛋白組進一步揭示，盡管NFYB統一激活翻譯機器，但其效應呈現組織特異性：早期脂肪體下調六聚儲存蛋白（hexamerins），晚期翅芽則下調微小染色體維持（MCM）復合體。由此，將NFYB定義為spatiotemporin——一個在特定時空整合不同激素信號、通過控制蛋白質合成實現組織特異異速生長的轉錄中樞（圖1）。
圖1 NFYB作為時空因子整合不同的激素信號促進不同的組織的生長
綜上，本研究揭示了NFYB作為“時空因子”介導激素信號調控組織異速生長的全新機制。該研究為理解動物身體形態的進化與發育提供了新的分子靶點，同時也為探索物種適應性進化的分子邏輯提供參考。
華南師范大學生命科學學院劉方方特聘副研究員、朱仕明副研究員、夏思詩（已畢業碩士生）以及張小帥研究員為該論文的共同第一作者，李勝教授與劉素寧研究員為該論文的通訊作者，華南師范大學為該論文的第一完成單位。
原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.75767
制版人：十一
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