北京
转录因子与组蛋白修饰 介导的染色质可及性协同调控生长发育相关基因的时空表达。已有充分证据表明，在完全变态昆虫中，保幼激素激活的Kr-h1通过拮抗20-羟基蜕皮酮（20E）诱导的蛹特异性因子
BR-C的表达来维持幼虫状态 。
2025 年 8 月 7 日，华南师范大学李康和李胜共同通讯在PNAS（IF=9.4）在线发表题为“20E-induced Kr-h1 expression facilitates developmental transitions depending on chromosome accessibility of BR-C enhancers”的研究论文。该研究揭示，在黑腹果蝇幼虫-预蛹转换期，20E激活的Kr-h1-BR-C信号轴是翅盘形态发生的重要前提。
从机制上看，20E通过EcR/USP-Met-Tai复合体直接激活Kr-h1，后者通过
BR-C增强子中的正向Kr-h1结合位点（PKBS）上调
BR-C表达。进一步研究发现，20E诱导的H3K27乙酰化可增加含PKBS增强子的染色质可及性，从而促进
BR-C表达峰值出现以驱动发育转换。综上表明，同一转录因子在响应不同激素刺激时，可依据其不同增强子区域的染色质可及性状态，对同一靶基因表达产生抑制或激活的双向调控，进而操纵不同的发育进程。
发育进程由转录因子（TFs）与组蛋白修饰介导的染色质可及性协同调控。转录因子通过结合核心启动子中的保守DNA基序或增强子中的特异性DNA基序来调节基因表达。染色质状态通过组蛋白尾部广泛的翻译后共价修饰（如乙酰化、甲基化和磷酸化）发生改变，这些修饰构成调控回路的重要组成部分，控制染色质动力学及DNA底物的可及性。组蛋白乙酰化或去乙酰化分别导致常染色质或异染色质的形成，其中增强子和启动子等顺式调控元件的染色质可及性决定了转录因子激活或抑制靶基因的时空特异性。同一转录因子可根据染色质可及性差异对不同靶基因产生转录激活或抑制作用。然而，同一转录因子在不同发育阶段对相同靶基因的相反调控现象鲜有报道，且组蛋白修饰的潜在作用尚未被阐明。
昆虫蜕皮与变态过程由甾体激素20-羟基蜕皮酮（20E）和保幼激素（JH）协同调控。20E与其核受体复合体EcR/USP结合蜕皮激素反应元件（EcRE）后，可依次激活20E初级反应基因（如BR-C、E74、E75和E93）及继发反应基因，从而调控蜕皮或变态过程。JH通过与细胞内受体复合体Met/Tai结合，经JH反应元件（JHRE）转录激活其初级反应基因Kr-h1。随后，Kr-h1通过结合20E反应基因（包括蛹决定因子BR-C和成虫决定因子E93）启动子中的经典Kr-h1结合位点（KBS）介导转录抑制，从而拮抗20E信号转导，维持幼虫状态并确保变态时序。
除拮抗作用外，JH与20E信号通路共享部分共同因子、辅激活因子或下游靶基因。例如JH受体Met可与EcR/USP互作，调节EcRE活性并促进20E作用；Tai不仅是EcR/USP的辅激活因子，也是JH受体复合体中Met的辅助因子；Hsp90可同时与JH及20E受体复合体相互作用，诱导核定位并增强转录活性。JH能诱导20E初级反应基因E75A的表达，而20E同样可诱导JH初级反应基因Kr-h1的表达。在果蝇（
Drosophila melanogaster）中，Kr-h1被证实是变态起始阶段预蛹期蜕皮激素反应的阶段特异性调节因子。与已被充分研究的JH诱导型Kr-h1表达不同，20E诱导型Kr-h1表达的调控机制尚不明确，这为研究Kr-h1响应JH或20E时是否及如何以相同或不同方式调控发育转变提供了独特模型
模式机理图（图片源自PNAS）
BR-C被认为是全变态昆虫的蛹决定基因。JH激活的Kr-h1能有效抑制取食期幼龄幼虫中20E诱导的BR-C表达，但在蛹期决定后其抑制效应显著减弱。家蚕（
Bombyx mori）幼虫-蛹转换期间，BR-C的表达谱与Kr-h1呈现同步变化。类似地，在果蝇和赤拟谷盗（
Tribolium castaneum）蛹中，Met与Kr-h1介导了JH诱导的BR-C表达。Kr-h1的异位表达可延长果蝇蛹表皮中BR-C的表达，而抑制Kr-h1会导致埃及伊蚊（
Aedes aegypti）雌成虫中基因表达的上调或下调。这些数据表明Kr-h1对BR-C表达的调控具有环境依赖性正负双向作用，但其是否及如何与BR-C启动子或增强子的染色质可及性相关尚不清楚。
在果蝇翅盘中，20E触发的转录级联反应对变态期间的生长、发育和模式形成具有重要调控作用。作者前期鉴定了果蝇Kr-h1启动子中的JHRE，并证实其在脂肪体、环腺和卵巢等多种组织中的表达活性。然而发现幼虫-预蛹转换期间翅盘中JHRE无活性，提示翅盘是研究20E诱导型Kr-h1表达的理想模型。该研究发现，20E诱导的Kr-h1通过依赖两个BR-C增强子中H3K27ac介导的染色质可及性，正向调控BR-C表达，从而促进发育转变。
https://doi.org/10.1073/pnas.2509608122
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