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Cell Reports: 昆虫唾液腺分泌蛋白对个体系统性生长的调控作用
发布时间: 2022年02月25日 15:51   作者:李 政   审核人:夏庆友  来源:   浏览次数:


      2月22日,西南大学前沿交叉学科研究院生物学研究中心程道军教授、夏庆友教授团队与哈佛大学医学院遗传系Norbert Perrimon教授合作,在Cell Reports上发表题为“A salivary gland-secreted peptide regulates insect systemic growth”的研究论文,该研究发现由昆虫唾液腺分泌的特异蛋白通过内分泌方式调控个体的系统性生长。



      唾液腺是动物的重要腺体器官之一。已有的研究表明,人类唾液腺可通过外分泌(exocrine)方式分泌含消化酶、黏蛋白、溶菌酶等多种蛋白的唾液至口腔,发挥湿润口腔、初步消化食物以及抗菌消炎等作用。果蝇等昆虫的唾液腺可通过外分泌方式分泌黏蛋白、糖蛋白、消化酶等分子到腺腔并运输至与其相连的口腔,这些分泌蛋白有些具有与人类唾液蛋白类似的食物润滑或初消化作用,有些通过降低植物抗虫性来促进昆虫存活和繁殖,有些发挥黏附并固定蛹体的作用。尽管之前在哺乳动物中有研究推测,唾液腺可能通过内分泌(endocrine)方式分泌一些肽类激素至血液循环再发挥作用,但至今并未有明确的证据。

      在本研究中,研究人员以果蝇为研究对象,通过遗传操作删除幼虫唾液腺,导致个体系统性生长受阻,幼虫各组织器官、蛹个体和成虫个体的大小以及翅面积均减小;但是,唾液腺删除并不影响幼虫取食与消化过程,而且唾液腺删除导致的食物状态变化以及部分外分泌蛋白基因表达水平的降低也不影响系统性生长。鉴于此,研究人员继而通过比较唾液腺删除前后不含血细胞的血淋巴蛋白组的变化情况,鉴定到一个唾液腺特异表达但功能未知的潜在内分泌蛋白Sgsf(CG44956);随后的个体水平过表达实验证实,Sgsf可由唾液腺分泌至血淋巴。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对Sgsf进行敲除突变,抑制了果蝇的系统性生长,这与唾液腺删除的表型类似,且该缺陷表型能被Sgsf过表达所挽救。进一步的分析表明,唾液腺删除或Sgsf敲除引起的系统性生长受阻是由于脑中胰岛素类似肽分泌受阻和脂肪体中胰岛素类似肽/雷帕霉素靶蛋白(IIS/mTOR)信号通路发生下调所致。总体来看,该研究揭示了昆虫唾液腺分泌的Sgsf蛋白通过内分泌方式来调控个体系统性生长,证实了唾液腺的内分泌功能,丰富了昆虫生长发育的分子调控网络。

      博士生李政和钱文良副教授为论文共同第一作者,西南大学程道军教授、夏庆友教授和哈佛大学Norbert Perrimon教授为论文共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、重庆市科技局创新群体项目等项目的支持。论文链接:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.110397