2023年1月15日，国际学术期刊International Journal of Biological Macromolecules在线发表了西南大学前沿交叉学科研究院生物学研究中心王叶菁副教授/何华伟教授团队的最新研究成果“POUM2 homeostasis regulates intimal remodeling and cells fate in the anterior silk gland of the silkworm”。该研究通过基因沉默、过表达、细胞染色、透射电子显微镜观察和几丁质染色等揭示了家蚕前部丝腺(ASG)细胞因子POUM2稳态调控ASG内膜重塑和细胞命运的机制。

组织/器官重塑和细胞命运决定在动物的生命周期中发挥了关键的作用。然而，人们对昆虫，尤其是家蚕的组织/器官重塑和细胞命运决定仍然知之甚少。ASG在蚕丝纤维形成和性能决定方面发挥了至关重要的作用，但ASG内膜周期性重塑和细胞命运决定的调控机制目前仍然鲜为人知。

基于此，我们研究发现沉默POUM2导致ASG长度缩短、内膜结构缺陷、家蚕纺丝失败以及形成的裸蛹发生死亡，但ASG细胞数目不受影响。细胞染色显示，ASG中DNA细胞核内复制不受影响。透射电子显微镜观察和几丁质染色显示，在家蚕蜕皮期间，ASG中表皮蛋白和几丁质大大减少。转录分析表明，在蜕皮期，表皮蛋白和几丁质合成酶的表达谱与POUM2相似。下调POUM2的表达会降低表皮蛋白、几丁质合成酶、自噬和细胞凋亡相关基因的表达。POUM2过表达与POUM2下调导致的家蚕表型相似。细胞染色显示，POUM2过表达导致ASG细胞凋亡，细胞数目减少，DNA核内复制受到抑制。转录分析表明，自噬和凋亡相关基因的表达以及部分表皮蛋白和几丁质合成酶的表达明显上调。这些结果表明，ASG中POUM2稳态调控了ASG内膜重塑和细胞命运，从而影响了ASG发育、家蚕纺丝和变态发育。我们的研究不仅为蚕丝性能遗传改良和分子育种提供了潜在的分子靶标，而且为POU因子介导的昆虫组织重塑和细胞命运决定提供了新的见解。

图 POUM2稳态调控ASG内膜重塑和细胞命运的机制

西部（重庆）科学城种质创制大科学中心/西南大学生物学研究中心为研究论文第一署名单位。中心博士毕业生蔡蕊为论文第一作者，王叶菁副教授和何华伟教授为通讯作者。本研究得到了孙乐博士、王鑫副教授、赵萍教授和夏庆友教授的大力支持，同时获得了国家自然科学基金面上项目（31972622）、国家自然科学基金重点项目（32030103）、重庆市自然科学基金（cstc2022jcyj-A00232, cstc2020jcyj-cxttX0001）、中央高校基本科研业务费团队项目（XDJK2020TJ001）、重庆市教委科技计划重点项目（KJZD-K202200205）的支持。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813022026952