2026年6月12日，中心程道军/钱文良团队在Science Advances期刊发表题为“Transcription factor Tono mediates histone H3K4 trimethylation to regulate endoreplication through transcriptional reprogramming ”的研究论文。该研究以家蚕丝腺和果蝇唾液腺为模式，发现转录因子Tono通过介导组蛋白H3第4位赖氨酸的三甲基化（H3K4me3）修饰来调控有丝分裂-核内复制转变过程中的转录重编程，从而促进核内复制和腺体生长，并影响丝蛋白合成等组织特异性生理功能，揭示了家蚕等昆虫核内复制进程及家蚕丝腺发育与丝蛋白合成的表观调控新机制。

核内复制是一种特殊的细胞周期，广泛存在于动植物特定组织器官的发育过程中。昆虫中研究比较多的核内复制器官是家蚕丝腺和果蝇唾液腺，这些器官的细胞在胚胎期通过有丝分裂进行增殖，胚胎末期转变为核内复制，并在整个幼虫期持续进行。核内复制的特点是进行多轮DNA复制而不发生胞质分裂，导致染色体多倍化，从而为组织器官的快速生长和生理功能发挥提供丰富的遗传物质基础。但是，昆虫有丝分裂向核内复制细胞周期转变过程的转录重编程及其调控机制尚不清楚。

研究团队对家蚕胚胎期不同发育阶段丝腺的转录组进行分析发现，丝腺细胞由有丝分裂进入核内复制后，与细胞周期调控、细胞生长、组织形态建成和代谢过程相关的大量基因被激活，而细胞分裂相关基因的表达被抑制，表明丝腺细胞有丝分裂-核内复制转变过程中发生了转录重编程。进一步的研究显示，核内复制进程的转录重编程与组蛋白H3K4me3修饰密切相关。H3K4me3是基因组上的激活型表观遗传标记，通常发生在表达活跃基因的启动子附近，其作用在于促使染色质松散开放并激活基因转录。研究发现，在丝腺细胞有丝分裂-核内复制转变过程中，H3K4me3修饰水平及其特异甲基转移酶COMPASS复合物的核心组分Wds的表达水平显著升高；在家蚕后部丝腺中敲除Wds基因或者在果蝇唾液腺中敲降Wds基因，以降低H3K4me3修饰水平，结果使H3K4me3修饰靶基因的表达下调，并导致腺体变小、细胞中的核内复制进程受阻、单个细胞中的DNA含量降低、丝腺中的丝蛋白合成减少。

H3K4me3修饰这一激活型表观标记是如何在特定靶基因上建立的呢？研究团队找到了关键角色——转录因子Tono。在有丝分裂-核内复制转变过程中，Tono表达水平升高并直接结合到核内复制进程相关基因的启动子区域，进一步招募甲基转移酶COMPASS复合物来介导H3K4me3修饰的沉积。该激活型标记的建立促使靶基因转录表达，细胞由此进入核内复制细胞周期。该研究揭示了组蛋白H3K4me3修饰对家蚕等昆虫有丝分裂-核内复制转变过程中转录重编程的表观遗传调控，不仅丰富了家蚕丝腺发育和丝蛋白高效合成的分子调控网络，也为理解动物如何通过核内复制细胞周期介导的染色体多倍化事件来促进组织器官生长提供了新视角。

博士生李浩为论文第一作者，程道军教授和钱文良副教授为论文共同通讯作者。夏庆友教授对本研究给予指导。本研究得到国家自然科学基金、重庆市技术创新与应用发展专项重点项目、新重庆青年创新人才项目等资助。

文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aed9695