J Biol Chem丨赵小凡课题组揭示昆虫20-羟基蜕皮酮通过脑-脂肪组织轴诱导脂噬的分子机制

脂噬是一种降解脂质的重要细胞过程。脂噬由多种关键蛋白调控，如选择性自噬接头蛋白 (SQSTM1/p62) 和脂噬受体氧甾醇结合蛋白相关蛋白8 （ORP8） 介导细胞吞噬脂滴 （LD） ，细胞中的自噬体膜通过与微管相关蛋白1轻链3 （LC3/ATG8） 相互作用形成自噬泡，并与溶酶体融合形成自噬溶酶体，LD被溶酶体脂肪酶水解成小的脂滴，最后被水解成脂肪酸。脂噬对糖脂质代谢至关重要，与动物和人类的生长和健康密切相关，然而，生物体中调节脂噬的分子机制尚不完全清楚。

全变态昆虫经历胚胎期、幼虫期、蛹期和成虫期等发育阶段。幼虫通过取食获得糖类、氨基酸及脂类等营养物质，并将脂类物质储存在脂肪体中 （一种功能类似于哺乳动物肝脏的组织） 。在幼虫末期到蛹、到成虫的变态发育中，昆虫停止取食，能量物质依靠分解幼虫组织来提供。幼虫脂肪体分解是变态发育中成虫组织形成和个体存活的重要的能量来源。昆虫的生长发育受多种激素调控，目前已知类固醇激素20-羟基蜕皮酮 （20E） 能够诱导脂肪体细胞发生自噬，肽类激素胰高血糖素样脂肪动员激素 （AKH） 通过其受体AKHR也可以促进脂肪体的脂质水解，然而，20E和AKH之间的关系以及它们在变态发育过程中调节脂肪体自噬的分子机制尚不清楚。

近日，J Biol Chem杂志发表了题为：The steroid hormone 20-hydroxyecdysone induces lipophagy via the brain-adipose tissue axis by promoting the adipokinetic hormone pathway的文章。

该研究以全变态昆虫棉铃虫为模型，聚焦研究类固醇激素、胰高血糖素样肽激素和脂噬之间的关系。研究结果揭示，棉铃虫脂肪体在变态期发生脂噬，而脂噬是昆虫变态发育的基础。在昆虫变态期，胰高血糖素样激素脂肪动员激素 (Akh) 在脑中高表达，其受体Akhr （一种G蛋白偶联受体，GPCR） 则在各种组织中均有表达。类固醇激素20E促进Akh及其受体Akhr转录，促进糖异生基因表达，升高血淋巴葡萄糖水平。血淋巴中的高葡萄糖水平一方面为成虫发育提供能量，另一方面诱导转录因子FOXO乙酰化和核定位，从而促进自噬相关基因和脂肪酶基因表达，进而引起脂肪体自噬。脂噬产物可以为昆虫变态期间不进食情况下的各种生命活动提供物质和能量。本研究阐明了20E和AKH之间的关系以及激素调控脂噬的分子机制。

研究结果示意图：20-羟基蜕皮酮（20E）通过胰高血糖素升高血淋巴葡萄糖水平促进脂噬。20E通过其核受体EcR促进胰高血糖素样肽（脂肪动员激素Akh）及其受体Akhr转录（1）。AKH通过其细胞膜受体AKHR促进糖异生相关基因的表达，从而升高血淋巴葡萄糖水平（2）。高葡萄糖水平诱导转录因子FOXO乙酰化和核定位，促进自噬基因表达，进而促进脂肪自噬（3）。

揭示了类固醇激素20E和肽类激素AKH通过脑-脂肪组织轴促进血糖升高及脂肪自噬的分子机制，为理解类固醇激素和肽类激素调控脂噬的分子机制提供了新的知识，为害虫防治提供了新的靶标基因。

全文链接：https://www.jbc.org/article/S0021-9258(25)00026-2/fulltext

制版人：十一

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