【研究进展】李文笙教授和徐卫华教授团队合作在昆虫滞育研究取得新进展

       生命个体在衰老时会产生自由基（活性氧ROS）来降解组织，导致衰老，即衰老的自由基学说。转录因子FoxO已经被证明是延长寿命的关键调节子，调节抗氧化基因的表达来降解自由基、延长生命。近年来，人们开始关注healthspan（健康生命延长，即延长中青年期的生命），因为中青年期的生命是健康的，延长更加有意义。有趣的是近年发现ROS在非衰老期（中青年期）是有益于健康的，包括人类体育运动锻炼后产生的ROS。但是，ROS如何延长生命、有益于健康的机制仍不清楚。

       昆虫滞育(diapause)类似动物冬眠，是物种为了生存而进化出来的重要策略，因为在寒冷地域不滞育就面临死亡。徐卫华教授团队以农业害虫--棉铃虫(Helicoverpa armigera)的蛹滞育为研究对象开展工作，蛹期相当中年期，蛹滞育和生命延长同义，属于healthspan范畴(图1)。团队的前期工作发现了第一例自然发生的、生理水平的ROS作为胞内信号调节棉铃虫脑中胰岛素信号路径来实现生命延长(2017，PNAS)。在此基础上，团队深入开展了FoxO延长生命的机制研究。

图1.蛹滞育延长棉铃虫中青年期生命

       研究首先用基因敲除技术和相关实验，证明了FoxO是诱导棉铃虫蛹滞育、延长生命的关键基因；接着显示出昆虫脑中上调的ROS首先活化FoxO，活化的FoxO通过启动泛素化基因Ubc的表达，从而激活泛素蛋白酶体系统(UPS)；再通过液相色谱-串联质谱法，鉴定出177个泛素化蛋白，这些蛋白主要集中在调节蛋白翻译和转运、代谢和发育过程，暗示代谢和发育路径的基因表达下调，其中就包括TGFβ受体1 (TGFβ是调节发育的关键信号路径，TGFβ受体1则是该路径的关键控制基因)；最后从多角度证明了TGFβ受体1如何被泛素化、被活化的UPS降解，减少TGFβ发育信号，导致昆虫脑的发育受阻，降低代谢活性，引起滞育的发生和蛹期生命的延长。这个结果和过去发现的转录因子FoxO诱导抗氧化基因表达来降解自由基、引发老年寿命的延长完全不同，研究的核心创新点就是以昆虫蛹滞育作为模型，首次揭示了ROS通过FoxO延长中青年期生命的新机制（图2）。

图2.  在滞育开始前，泛素化TGFβRI通过FoxO-Ubc-UPS途径被降解

       2022年11月28日，美国科学院院刊(PNAS)在线发表了李文笙教授和徐卫华教授团队合作的研究论文，题为“FoxO induces pupal diapause by decreasing TGFβ signaling”，有害生物控制与资源利用国家重点实验室为第一完成单位,该研究获得国家基金委重点项目的资助。

       原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2210404119