“时空因子”整合激素信号塑造身体形态

5月20日，华南师范大学生命科学学院昆虫科学与技术研究所教授李胜团队在《先进科学》发表研究成果，首次发现核转录因子Y亚基β核转录因子（NFYB）可作为“时空因子”，整合保幼激素（JH）与蜕皮激素（20E）两种关键昆虫激素信号，通过激活蛋白质翻译，驱动脂肪体与翅芽的周期性异速生长，精准协调不同组织的生长节奏，最终确保形成适宜的身体大小与形态。

论文通讯作者李胜指出，该发现为昆虫体型塑造的激素整合调控提供了分子机制解释，也为跨物种解析动物形态建成的一般规律建立了可推广的研究范式。

NFYB作为时空因子整合不同的激素信号促进不同的组织的生长。研究团队供图

组织异速生长——不同器官以各自相对速率生长的现象——是塑造动物体型与形态的关键过程。在昆虫中，JH与20E是协调生长、蜕皮与变态的两大核心激素，其滴度在龄期内呈规律性波动。然而，全身循环的激素信号如何转化为特定组织在特定时间窗口的异速生长模式，此前缺乏分子层面的解答。美洲大蠊若虫期长达14龄，体型较大、生长缓慢且RNA干扰效率高，便于精细划分蜕皮周期和开展体内功能验证，为攻克这一难题提供了独特模型。

在国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目资助下，李胜团队聚焦美洲大蠊末5个若虫龄期，发现每龄早–中期为大量取食阶段，此时脂肪体细胞面积相对体重呈强烈的正异速生长，而翅芽几无增长；中-后期取食停止，脂肪体转为负异速生长，翅芽则爆发正异速生长。液相色谱–质谱联用与酶联免疫吸附测定显示，早-中期JH滴度高且与脂肪体扩张速率正相关，中-后期20E滴度高且与翅芽生长速率正相关。外源JH类似物处理及Met基因干扰实验证明JH为脂肪体早期生长所必需；20E注射、EcR/RXR基因干扰及颈结扎回补实验证实20E直接驱动翅芽晚期生长。

为捕捉将激素时序转化为组织特异性异速指令的分子节点，团队整合了四组转录组数据：末5龄脂肪体早/晚期、翅芽早/晚期、末龄JH处理脂肪体、20E处理翅芽。经差异基因与转录因子交集分析，发现NFYB是唯一在脂肪体中被JH诱导且早期高表达、同时在翅芽中被20E诱导且晚期高表达的共有因子，其蛋白水平也受对应激素诱导。

敲低NFYB后，脂肪体由正异速逆转为负异速，翅芽的正异速减弱至近等速；同时，新生蛋白质合成锐减，粗面内质网核糖体密度降低，pS6K、RPS6、RPL26等翻译元件显著下调。高通量蛋白质组学进一步揭示，尽管NFYB统一激活翻译机器，其效应却呈现组织特异性：早期脂肪体中六聚储存蛋白下调，晚期翅芽中微小染色体维持复合体下调。据此，NFYB被定义为“时空因子”——一个在特定时空整合不同激素信号、通过控制蛋白质合成实现组织特异性异速生长的转录中枢。

该研究揭示了NFYB介导激素信号调控组织异速生长的全新机制，为理解动物身体形态的进化与发育提供了新的分子靶点，也为探索物种适应性进化的分子逻辑提供了参考。据悉，李胜团队长期聚焦昆虫激素发育调控，已取得一系列原创性和开拓性成果，持续引领该领域发展。