华大在线讯(通讯员 李韧 朱潇潇)1月10日,我校生命科学学院汪家林副教授、王玉凤教授与加州大学河滨分校等多家科研机构合作,在美国科学院院刊(PNAS)上发表了题为“The ecdysone-induced bZIP transcription factor MafB establishes a positive feedback loop to enhance vitellogenesis and reproduction in the Aedes aegypti mosquito”的研究论文。该研究鉴定到埃及伊蚊中一种吸血后显著上调表达的转录因子MafB,并揭示其在增强卵子发生与生殖过程中的关键作用。
研究发现,MafB是由蜕皮激素(Ecdysone, E)的活性形式20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone, 20E)诱导表达的转录因子。MafB不仅受20E调控,还直接调控20E合成关键酶Shade以及卵黄原蛋白(Vitellogenin, Vg)基因的表达,从而通过正反馈机制放大20E信号。这种反馈放大效应对于促进埃及伊蚊卵子发生和生殖至关重要。
雌性蚊虫通过吸血传播多种致命疾病,如登革热、黄热病和寨卡病毒,每年导致近百万人死亡,对全球公共健康和医疗系统造成巨大负担。埃及伊蚊作为主要传播媒介,其卵子发生过程与吸血行为密切相关。吸血后,雌蚊体内20E浓度迅速升高,启动脂肪体中Vg的大量合成,并促进其在卵子中的内化,进而促进卵子发生过程中卵黄的积累和卵子成熟。深入解析卵子发生的内分泌调控机制,对蚊虫种群控制及其传播疾病的防治具有重要意义。
MafB属于bZIP转录因子家族。传统观点认为,MafB与另一种bZIP转录因子CncC形成异源二聚体,主要在解毒和抗氧化过程中发挥作用。然而,本研究发现,MafB在雌性埃及伊蚊吸血后,其在脂肪体和卵巢中显著上调表达。进一步研究证实,MafB是由20E-EcR-USP复合物直接诱导表达的早期转录因子。更重要的是,MafB与CncC形成的异源二聚体能够激活Vg以及蜕皮激素合成相关基因(如Phantom、Disembodied、Shadow和Shade)的表达。上述基因的上调促进了卵巢中E的合成,进一步通过外周组织Shade的作用将E转化为20E,发挥生物活性。
MafB介导的正反馈环放大20E信号并调控埃及伊蚊卵子发生的模式图
本研究由生命科学学院汪家林副教授和博士生钟子倩担任共同第一作者,汪家林副教授、王玉凤教授以及加州大学河滨分校的Alexander Raikhel教授共同担任通讯作者。南京农业大学何亚洲教授和武汉市疾病预防控制中心田俊华博士也为本研究提供了重要支持。华中师范大学为论文的第一完成单位。
(审读人:万翠红 徐芬)