【研究进展】蒋嵩山和徐卫华团队合作在昆虫滞育研究取得新进展
滞育（diapause）类似哺乳动物冬眠，是昆虫个体为了应对恶劣环境而进化出来的生存策略，主要特征表现为代谢活性低、抗逆性增强以及生命延长。昆虫滞育机制研究可以为农业害虫防治寻找药物靶标打下基础，也可以为生命延长提供新的视角和见解。过去的工作以农业害虫--棉铃虫的蛹滞育为研究对象，发现了蛹脑的三羧酸（TCA）循环活性下降是蛹滞育的核心机制，TCA循环活性下调引发胞内信号活性氧（ROS）的升高，ROS引发多个信号路径及基因表达变化，进而诱导昆虫滞育和生命延长，但是对TCA循环本身的活性如何被调节仍不清楚。
我室徐卫华教授团队长期从事农业害虫——棉铃虫蛹滞育的机制研究，蒋嵩山副教授长期从事miRNA调节基因表达的机制研究，双方联手合作开展miRNA调节棉铃虫基因表达，发现了一个诱导蛹滞育、延长生命的机制。
研究首先鉴定出棉铃虫蛹脑的高ROS水平可以降低TCA循环活性以及两个TCA底物乙酰辅酶a和丙酮酸的水平，同时乙酰辅酶a合成酶（ACS）和丙酮酸激酶（PK）这两个基因在滞育型蛹脑中的表达量也显著低于非滞育蛹脑；接着通过转录组测序，发现了一些miRNA分子在滞育个体高表达，其中就包含miR-34；基因表达验证了miR-34在滞育型蛹脑中的高表达，并受到ROS的调控；miR-34可以直接靶向ACS和PK基因，进而降解这两个基因，显示出miR-34负调ACS和PK基因表达，下调节TCA循环活性。那么滞育个体如何上调miR-34表达呢？系列实验证明ROS通过激活低氧诱导因子（HIF），然后HIF结合到miR-34启动子，提高miR-34的转录水平。此外，体内注射ROS 激活剂PQ和HIF激活剂DMOG，观察到蛹的发育减慢的表型，证明了一条ROS/HIF/miR-34/ACS-PK新通路可以负向调控TCA活性，引发昆虫蛹滞育和生命延长。工作的核心创新点是首次揭示了miRNA通过减少TCA循环相关酶的活性来下调TCA循环活性，诱导昆虫蛹滞育的新机制（图1）。
图1. 活性氧（ROS）和低氧诱导因子（HIF）的激活剂都能延长蛹发育时间，进而诱发蛹滞育机制
2022年12月16日，国际经典生物化学刊物Biochimica et Biophysica Acta -Molecular Cell Research在线发表了题为“ROS downregulate TCA activity to modulate energy metabolism via the HIF/miR-34/ACS-PK pathway for lifespan extension in Helicoverpa armigera” 论文，硕士研究生王峥豪为第一作者，蒋嵩山副教授为通讯作者，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和广东省面上项目的资助。
