近日，國(guó)際綜合性學(xué)術(shù)期刊Advanced Science在線發(fā)表了華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院昆蟲科學(xué)與技術(shù)研究所李勝教授團(tuán)隊(duì)的最新研究論文NFYB integrates hormonal signals into tissueallometryby promoting protein biosynthesis。研究團(tuán)隊(duì)以不完全變態(tài)昆蟲美洲大蠊（Periplaneta americana）為研究模型，發(fā)現(xiàn)核轉(zhuǎn)錄因子Y亞基β核轉(zhuǎn)錄因子（nuclear transcription factor Y subunit beta, NFYB）可作為“時(shí)空因子”（spatiotemporin），整合兩種關(guān)鍵昆蟲激素信號(hào)——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(qū)動(dòng)脂肪體與翅芽的周期性異速生長(zhǎng)，從而精準(zhǔn)協(xié)調(diào)不同組織的生長(zhǎng)節(jié)奏，最終確保形成合適的身體大小與形態(tài)。這一發(fā)現(xiàn)不僅為昆蟲體型塑造的激素整合調(diào)控提供了分子機(jī)制解釋，更為跨物種解析動(dòng)物形態(tài)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(zhǎng)是指不同器官相對(duì)于整體或彼此之間以不同的速率生長(zhǎng)的現(xiàn)象，是塑造動(dòng)物身體大小與形態(tài)的關(guān)鍵發(fā)育過程。在昆蟲中，JH和20E是協(xié)調(diào)生長(zhǎng)、蛻皮與變態(tài)的兩大關(guān)鍵激素，其滴度在齡期內(nèi)呈規(guī)律性波動(dòng)。然而，昆蟲如何在分子層面將普遍存在的、全身性循環(huán)的激素信號(hào)，轉(zhuǎn)化為特定組織在特定時(shí)間窗口的異速生長(zhǎng)模式，一直缺乏機(jī)理層面的解答。美洲大蠊若蟲期長(zhǎng)達(dá)14齡、體形較大、生長(zhǎng)緩慢且RNAi效率高，便于精細(xì)劃分蛻皮周期和進(jìn)行體內(nèi)功能驗(yàn)證，為解決這一關(guān)鍵科學(xué)問題提供了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

研究團(tuán)隊(duì)聚焦美洲大蠊末5個(gè)若蟲齡期，發(fā)現(xiàn)每齡早–中期為大量取食階段，此時(shí)脂肪體細(xì)胞面積相對(duì)體重呈強(qiáng)烈正異速，而翅芽幾無增長(zhǎng)；中–后期取食停止，脂肪體轉(zhuǎn)為負(fù)異速，翅芽則爆發(fā)正異速生長(zhǎng)。LC-MS/MS和ELISA定量顯示，早–中期JH滴度高并與脂肪體擴(kuò)張速率正相關(guān)，中–后期20E滴度高并與翅芽生長(zhǎng)速率正相關(guān)。外源JH類似物（JHM）及Met RNAi實(shí)驗(yàn)證明JH為脂肪體早期生長(zhǎng)所必需；20E注射、EcR/RXR RNAi及頸結(jié)扎回補(bǔ)實(shí)驗(yàn)證實(shí)20E直接驅(qū)動(dòng)翅芽晚期生長(zhǎng)。為捕獲將激素時(shí)序轉(zhuǎn)化為組織特異異速指令的分子節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)整合了四組成熟轉(zhuǎn)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(jīng)差異基因與轉(zhuǎn)錄因子交集分析，發(fā)現(xiàn)NFYB是唯一在脂肪體被JH誘導(dǎo)且早期高表達(dá)、同時(shí)在翅芽被20E誘導(dǎo)且晚期高表達(dá)的共有因子，其蛋白水平也受對(duì)應(yīng)激素誘導(dǎo)。NFYB敲低使脂肪體由正異速逆轉(zhuǎn)為負(fù)異速，翅芽正異速減弱至近等速，并導(dǎo)致新生蛋白質(zhì)合成銳減、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖體密度降低及pS6K、RPS6、RPL26等翻譯元件顯著下調(diào)。高通量蛋白組進(jìn)一步揭示，盡管NFYB統(tǒng)一激活翻譯機(jī)器，但其效應(yīng)呈現(xiàn)組織特異性：早期脂肪體下調(diào)六聚儲(chǔ)存蛋白（hexamerins），晚期翅芽則下調(diào)微小染色體維持（MCM）復(fù)合體。由此，將NFYB定義為spatiotemporin——一個(gè)在特定時(shí)空整合不同激素信號(hào)、通過控制蛋白質(zhì)合成實(shí)現(xiàn)組織特異異速生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)錄中樞（圖1）。

圖1 NFYB作為時(shí)空因子整合不同的激素信號(hào)促進(jìn)不同的組織的生長(zhǎng)

綜上，本研究揭示了NFYB作為“時(shí)空因子”介導(dǎo)激素信號(hào)調(diào)控組織異速生長(zhǎng)的全新機(jī)制。該研究為理解動(dòng)物身體形態(tài)的進(jìn)化與發(fā)育提供了新的分子靶點(diǎn)，同時(shí)也為探索物種適應(yīng)性進(jìn)化的分子邏輯提供參考。

華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院劉方方特聘副研究員、朱仕明副研究員、夏思詩（已畢業(yè)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(xué)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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