昆虫研究所李胜教授团队在美国国家科学院院刊PNAS上发表昆虫生殖调控重要研究成果

2021-09-22 08:38:49
科学研究


2021年9月21日,国际著名期刊PNAS《美国国家科学院院刊》在线发表了我校生命科学学院、昆虫科学与技术研究所李胜教授团队完成的研究论文“Juvenile hormone signaling promotes ovulation and maintains egg shape by inducing expression of extracellular matrix genes”(保幼激素信号诱导细胞外基质基因表达以促进排卵和维持卵形状)。论文揭示了保幼激素(Juvenile hormone, JH)信号促进排卵和维持卵形状的分子机制,丰富了激素调控生殖的理论基础。

李胜教授课题组前期研究发现,遗传切除JH合成器官咽侧体或者JH合成通路关键酶基因Jhamt突变体等JH合成能力严重下降的雌性果蝇生殖力下降,卵巢变小。本研究发现,JH受体Met和Gce的单独突变体Met27 和Gce2.5K等JH信号下降的雌性果蝇生殖能力也减弱;但令人惊讶的是,该表型是由大量的成熟卵堆积不能排除体内造成,伴随着卵巢变大和腹部膨大;而且所产的卵变短。这些缺陷表型暗示JH信号以一种先前未知的机制来调控卵巢发育。

为了证明卵巢上的具体JH信号,研究者利用卵巢肌肉细胞和滤泡细胞特异性表达的Gal4品系,驱动标记蛋白GFP表达,再与JH信号指示品系JHRR-LacZ遗传重组。通过细胞共定位检测,确定JHRR-LacZ信号特异表达在卵巢肌肉细胞,说明JH信号在卵巢肌肉细胞中激活。用三种不同的肌肉特异性表达Gal4品系抑制肌肉中JH信号,果蝇都显示生殖力显著性降低,卵巢变大,肌肉结构损坏、收缩力不足,体内未排出的成熟卵增加,腹部膨大,卵形状变短等缺陷表型,和Met27 与Gce2.5K果蝇的表型非常相似。进一步研究发现,JH信号驱动肌肉细胞外基质(Extracellular Matrix, ECM)基因Laminin的表达,影响果蝇卵巢肌肉的功能发挥。和JH信号缺失一致,Laminin在肌肉中的降低会造成卵巢肌肉结构异常、肌肉收缩减弱、生殖能力降低、卵子堆积、卵巢增大、腹部膨胀、卵形状变短等表型。而JH信号在脂肪体中影响ECM基因Collagen IV的表达和分泌,从而远距离影响其在卵巢肌肉组织ECM的正确组装来调控果蝇排卵。JH信号确保ECM为卵巢提供肌肉收缩力,从而促进排卵和维持卵的形状,JH信号这种新颖和重要的机制加深了人们对激素调控生殖的理解(图一)。

图一、JH信号诱导ECM基因表达以促进排卵和维持卵形状

PNAS是综合性国际顶尖学术期刊,2021年最新发布的影响因子为11.205。李胜团队长期研究昆虫发育的激素调控机制,取得一系列原创性和开拓性的研究成果,引领该研究方向的发展。博士后罗威和青年英才刘素宁为论文共同第一作者,李胜教授和刘素宁为共同通讯作者,华南师范大学为第一通讯单位。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研究开发计划、深圳市科技计划项目、广东省自然科学基金等项目的资助,还得到了多位国内外合作伙伴的支持和帮助。

论文链接:https://www.pnas.org/content/118/39/e2104461118


作者/通讯员:罗威,刘素宁 | 来源:生命科学学院 | 编辑:杨柳青