近日，在中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办的自然科学综合性学术刊物Science Bulletin -《科学通报》上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 membrane signaling phosphorylates USP and thus potentiates 20-hydroxyecdysone action in Drosophila”(果蝇中保幼激素膜信号磷酸化USP进而增强蜕皮激素信号)。

昆虫变态发育受保幼激素(Juvenile hormone, JH)和蜕皮激素(20-hydroxyecdysone, 20E)的协同调控。之前的研究认为，JH在幼虫时期的主要功能就是拮抗20E信号而阻碍变态发生。李胜教授团队2018年在美国科学院院刊PNAS上发表论文，阐述了JH在前胸腺中通过其胞内受体Met/Gce及其初级反应基因Kr-h1抑制20E前体ecdysone的合成，从而阻碍变态发生的分子机理。

近年来发现，除JH胞内受体外，还有JH膜受体存在，JH通过胞内信号和膜信号共同调控变态发育进程。但是至今仍未鉴定出JH膜受体，也未绘制出完整的JH膜信号下游磷酸化调控网络。李胜教授团队结合果蝇遗传学和磷酸化蛋白组学，对Met Gce双突变体在长期和短期JH存在或缺失的情况下做了大量的磷酸化蛋白组学分析，并鉴定出USP(20E受体复合体EcR-USP的重要组分)Ser35为JH膜信号诱导的磷酸化位点。后续实验证明JH膜信号通过激活PLC-PKC以诱导USP Ser35磷酸化。使用CRISPR-Cas9基因编辑技术，将USP Ser35替换成无磷酸化活性的Ala35，得到了USPS35A 突变品系。发现USPS35A 造成前胸腺ecdysone合成减弱，从而系统性引起全身20E信号下降，导致发育时间延迟。这些研究成果为阐明JH膜受体及其下游的磷酸化调控网络奠定了重要基础。更为重要的是，结合之前的研究成果，李胜教授团队提出了一个新颖的变态发育激素调控理论模型：JH胞内信号抑制ecdysone合成，JH膜信号维持ecdysone合成，因此JH精巧地协同ecdysone合成，并最终达成20E诱导蜕皮和变态的周期性稳态(图一)。

同期，Science Bulletin还刊登了美国Virginia Tech著名昆虫内分泌学家Prof. Jinsong Zhu的评论论文：Non-genomic action of juvenile hormone modulates the synthesis of 20-hydroxyecdysone in Drosophila。该文系统介绍了JH膜信号的研究进程，并认为李胜教授团队的这篇论文是近年来JH-20E互作的最重要进展，为昆虫变态发育的激素调控研究指明了一个新的重要方向。同时，Science Bulletin在其官方网站上发表了新闻稿：保幼激素胞内信号和膜信号协同调控蜕皮激素合成而精准控制昆虫的蜕皮和变态。

Science Bulletin是知名的自然科学综合性学术刊物，2021最新发布的影响因子为11.78，位于位列全球73种多学科综合类期刊第7位。李胜教授团队致力于研究昆虫变态发育的激素和营养调控，为该领域发展做出了开拓性的贡献，并一直引领该领域的前进方向。本研究中2019级博士生高月和青年英才刘素宁博士为共同第一作者，李胜教授和马里兰大学的Jian Wang教授为并列通讯作者，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重点项目、重点国际合作项目、面上项目以及广东省自然科学基金的资助。

图一、JH胞内信号和JH膜信号协同调控ecdysone合成的分子机制