J Biol Chem丨赵小凡团队揭示蜕皮激素调控昆虫成虫脑神经细胞增殖核心通路：EcRA-SOX12-DELTA信号轴

全变态 昆虫 从 末龄 幼虫 经历 蛹 到 成虫的变态发育过程中， 脑 组织 和 其它组织一样，也 会发生剧烈重塑 ， 变态期的脑组织中既有凋亡中的 或 加工 留 用 的幼虫神经细胞 ， 又有 由 胚胎 来源的 成 神经 细胞 （ 神经干细胞 / 成虫 前体 神经细胞 ） 增殖 而来的成虫神经细胞 。 新增殖的 成虫 神经细胞是 构成 成虫 脑 的主要 成 分 。 阐明触发神经干细胞在变态期大量增殖的分子机制及信号途径 对 于理解动物脑胚后发育中神经细胞增殖及调控 机制 具有重要的理论意义，也可为害虫控制提供新的靶标 。

蜕皮激素 20 - 羟基蜕皮酮（ 20E ）是调控昆虫变态的核心类固醇激素，已知其既能诱导幼虫 细胞 凋亡，也能促进成虫细胞增殖，但 20E 调控成虫细胞增殖 特别是神经细胞增殖 的分子 机制 并不清楚 。 昆虫蜕皮激素 核 受体存在 EcRA 和 EcRB 两种亚 型，既往研究多聚焦 EcRB 介 导幼虫组织 细胞 凋亡， EcRA 亚型在成虫组织 细胞 增殖中的功能 及 靶基因 研究 很少 。 SOX 转录因子家族广泛参与脊椎动物与无脊椎动物 胚胎期 神经干细胞增殖，但 其 在 胚后发育中的 上游调控因子和 下游效应分子仍 不清楚 。

针对这些科学问题， 山东大学 生命科学学院赵小凡教授 团队在Journal of Biological Chemistry发表题为SOX12 and DELTA mediate ecdysone-driven adult neural cell proliferation during metamorphosis的研究成果。

该 研究 使 用 重大农业害虫棉铃虫 Helicoverpa armigera 为模 型 开展研究 ， 利用 自建 的 棉铃虫表皮细胞系 HaEpi 在体外 完成 基因 转录 调控 机制 研究 ， 用 RNAi 、 CRISPR / Cas9 基因敲除、 转录组 分析 等 多维度 研究阐明 体内 的分子 机制 ，得 到如下结果 和结论 ：

SOX12 在 取食期幼虫组织极低表达，但在 变态 期多种 组织 上调 ， 脑内丰度最高 。在 6 龄幼虫注射 dsRNA 干扰 Sox12 导致 化蛹 高死亡率， 幼虫脑 不能 发育为 成虫脑 ， 脑中 EdU 、 P-H3 阳性细胞数量大幅降低 ， cMyc 、 Wnt 、 Delta 、 Notch 、 Igf- 2-like 等细胞 增殖相关基因全面下调 。 CRISPR / Cas9 敲除 Sox12 确认了 RNAi 的结果。通过体外筛选 s gRNA 及产出 卵 及时注射 等 措施 ，使 群体 基因 编辑效率 达到 70% ， 个体 基因 编辑效率 达到 平均 80% ， 加之基因敲除后延迟化蛹的表型 指征 及测序鉴定 ， 使 G0 代样本 可以用于 相关 研究 。用基因编辑后的 G0 代脑做 转录组 分析 ，发现 Sox12 敲除后 导致 2414 个基因上调 ， 1847 个基因下调， MAPK 细胞 增殖通路、脊髓小脑共济失调神经发育通路 等 显著富集， Delta 、 Notch 等 细胞增殖 基因表达显著降低。 转录调控系列实验 阐明 20E 特异性通过 EcRA 核 受体激活 Sox12 转录 ， SOX12 直接结合 Delta 基因 的 启动子 促进其表达 ，激活 DELTA-NOTCH 细胞 增殖通路 ， 促进成虫神经细胞增殖 和成虫脑发 育 。 在 变态发育中， 增殖中的成虫神经细胞和凋亡中的幼虫神经细胞 在脑中 嵌合 分 布， SOX12 可作为变态期成虫神经细胞的标志基因。

研究结果 和结论 示意图 ： 20E 通过 其核受体 EcRA 促进 S ox 12 转录 ， SOX12 再 促进 Delta 转录 ， DELTA 促进 成虫 神经细胞增殖 ， 推动 成虫 脑 发育 及变态发育 。

综上所述， 本 研究 确立 了昆虫变态发育中蜕皮激素调控成虫神经细胞增殖的 完整全新调控轴： 20E-EcRA-SOX12-DELTA 。 该信号轴是昆虫幼虫向成虫变态过程中，成虫脑神经细胞增殖、脑 组织 重塑 、变态发育 不可或缺的分子通路。

该研究以农业害虫棉铃虫为模型，打通了蜕皮激素调控变态期成虫脑神经 细胞 增殖的完整分子链条，区分了两种蜕皮激素核受体的功能差异，同时兼具发育生物学基础理论突破与害虫绿色防控的 潜在 转化价值 ， 为动物 脑和 神经 胚后 发育、害虫 RNAi 靶标挖掘提供了重要 参考 。 SOX 12 、 EcRA 、 DELTA 在鳞翅目昆虫高度保守， 可作为新型 RNA 干扰农药靶点， 或 研发 新型 昆虫生长调节剂 ， 靶向阻断 20E-EcRA-SOX12-DELTA 通路 。

山东大学生命科学学院 赵小凡教授 为本文通讯作者 。 博士 研究 生王琳 为本文第一作者。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jbc.2026.113409

制版人：十一

学术合作组织

（*排名不分先后）

推荐直播

转载须知

【非原创文章】本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经作者的允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘