2024年4月15日，西南大学生物学研究中心赵萍教授研究团队在国际TOP学术期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》上发表题为“Structural Characterization and Physiological Role of Bombyx mori Fibroinase in the Silk Gland Development”的文章。

家蚕(Bombyx mori)是一种重要的经济昆虫，其主要经济价值来源于丝腺合成并分泌的蚕丝。已有研究表明，家蚕幼虫合成与分泌的蚕丝组分会随着龄期发育而变化，这种丝蛋白在不同龄期间的更新与丝腺中存在的家蚕丝素酶（Fibroinase）有关。家蚕丝素酶是一种组织蛋白酶L样半胱氨酸蛋白酶(cathepsin L-like cysteine protease)，最早在预蛹期丝腺中被鉴定，并因其具有水解液态丝素的能力而被命名。除了水解丝蛋白的能力外，本团队的早期研究还发现，丝素酶与其生理抑制剂的动态变化与丝腺发育和退化的进程一致，暗示其参与了丝腺的发育，尤其是上簇后丝腺的破坏——该过程往往被认为是昆虫变态过程中的关键步骤。虽然丝素酶被报道具有多种功能，但其结构特征和生理功能的认识仍然有限。

本研究确定了来自家蚕的丝素酶晶体结构，分辨率为1.56 Å。比较结构分析显示，丝素酶具有与木瓜蛋白酶型组织蛋白酶相似的结构模式，包括一个N端结构域和一个C端结构域。这两个结构域之间的界面形成了一个底物结合缝，E64抑制剂在这里以一种新的非共价方式结合。而在此之前，已被报道的E64抑制作用主要通过共价方式发挥功能。同时，通过计算机模拟结合生化分析，我们还确定了家蚕半胱氨酸蛋白酶抑制剂(BCPI)与丝素酶的结合模式和抑制机制。此外，表达谱和RNA干扰结果证实，丝素酶在丝腺腔中清除丝蛋白和破坏丝腺组织的过程中发挥了重要作用。这些发现增强了我们对丝素酶及其抑制剂的结构和生化特征的理解，同时也为丝素酶在丝腺发育中的生理作用提供了证据。

生物学研究中心郭鹏超副教授和王展博士为论文共同第一作者，赵萍教授和郭鹏超副教授为论文通讯作者；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第一完成单位。该研究得到了国家重点研发计划项目（2022YFD1201600），国家自然科学基金（31970468），重庆市自然科学基金（cstc2020jcyj-cxttX0001）和重庆市海归创业创新支持计划（cx2020100）等项目的支持。