Adv Sci丨李胜团队发现“时空蛋白”NFYB整合激素信号调控动物身体形态新机制|动物|时空蛋白|李胜|翻译|脂肪体

近日，国际综合性学术期刊Advanced Science在线发表了华南师范大学生命科学学院昆虫科学与技术研究所李胜教授团队的最新研究论文NFYB integrates hormonal signals into tissueallometryby promoting protein biosynthesis。研究团队以不完全变态昆虫美洲大蠊（Periplaneta americana）为研究模型，发现核转录因子Y亚基β核转录因子（nuclear transcription factor Y subunit beta, NFYB）可作为“时空因子”（spatiotemporin），整合两种关键昆虫激素信号——保幼激素（juvenile hormone, JH）和蜕皮激素（20-hydroxyecdysone, 20E），并通过激活蛋白翻译来驱动脂肪体与翅芽的周期性异速生长，从而精准协调不同组织的生长节奏，最终确保形成合适的身体大小与形态。这一发现不仅为昆虫体型塑造的激素整合调控提供了分子机制解释，更为跨物种解析动物形态建成的一般性原理建立了可推广的研究范式。

组织异速生长是指不同器官相对于整体或彼此之间以不同的速率生长的现象，是塑造动物身体大小与形态的关键发育过程。在昆虫中，JH和20E是协调生长、蜕皮与变态的两大关键激素，其滴度在龄期内呈规律性波动。然而，昆虫如何在分子层面将普遍存在的、全身性循环的激素信号，转化为特定组织在特定时间窗口的异速生长模式，一直缺乏机理层面的解答。美洲大蠊若虫期长达14龄、体形较大、生长缓慢且RNAi效率高，便于精细划分蜕皮周期和进行体内功能验证，为解决这一关键科学问题提供了独特的优势。

研究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正异速，而翅芽几无增长；中–后期取食停止，脂肪体转为负异速，翅芽则爆发正异速生长。LC-MS/MS和ELISA定量显示，早–中期JH滴度高并与脂肪体扩张速率正相关，中–后期20E滴度高并与翅芽生长速率正相关。外源JH类似物（JHM）及Met RNAi实验证明JH为脂肪体早期生长所必需；20E注射、EcR/RXR RNAi及颈结扎回补实验证实20E直接驱动翅芽晚期生长。为捕获将激素时序转化为组织特异异速指令的分子节点，系统整合了四组成熟转录组：（1）末5龄脂肪体早/晚期；（2）翅芽早/晚期；（3）末龄JHM处理脂肪体；（4）20E处理翅芽。经差异基因与转录因子交集分析，发现NFYB是唯一在脂肪体被JH诱导且早期高表达、同时在翅芽被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。NFYB敲低使脂肪体由正异速逆转为负异速，翅芽正异速减弱至近等速，并导致新生蛋白质合成锐减、粗面内质网核糖体密度降低及pS6K、RPS6、RPL26等翻译元件显著下调。高通量蛋白组进一步揭示，尽管NFYB统一激活翻译机器，但其效应呈现组织特异性：早期脂肪体下调六聚储存蛋白（hexamerins），晚期翅芽则下调微小染色体维持（MCM）复合体。由此，将NFYB定义为spatiotemporin——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异速生长的转录中枢（图1）。