ABCA3转运蛋白调控家蚕脂质代谢的功能机制研究及其在昆虫固醇稳态中的重要作用

本文通过CRISPR/Cas9基因敲除技术系统揭示了家蚕ABCA3转运蛋白在脂质代谢调控中的核心作用。研究发现BmABCA3缺失会导致生长发育迟缓、体表色素沉积异常及幼虫死亡率上升，脂质染色显示血细胞脂质异常蓄积而其他组织脂质流失。蛋白质组学分析表明该基因影响脂肪酸代谢、角质层形成及囊泡运输，而膳食胆固醇补充可部分挽救突变表型，证实BmABCA3在昆虫固醇调节（sterol regulation）中具有关键功能。

　　

亮点

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  BmABCA3基因敲除导致家蚕生长迟滞、体重减轻、体表色素异常及幼虫死亡率升高
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  脂质染色显示血细胞脂质异常堆积与其他组织脂质流失
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  游离脂肪酸水平显著紊乱，蛋白质组学揭示脂肪酸代谢、角质层形成及囊泡相关运输通路改变
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  膳食胆固醇补充可部分逆转基因敲除幼虫的发育缺陷

讨论

本研究通过功能分析证实BmABCA3作为全长ABC转运蛋白，在脂质代谢中发挥核心作用，并可能参与昆虫的固醇调节（sterol regulation）及体壁结构完整性维持。BmABCA3具有典型的核苷酸结合域（NBDs）和跨膜结构域（TMDs），其NBDs包含保守的Walker A、Walker B和Signature-C模体，结构与其它全长ABC转运蛋白一致。表型分析显示突变体出现发育延迟、体重下降及体壁色素异常，表明该基因不仅影响脂质运输，还可能参与角质层形成或黑色素沉积途径。脂质分布异常表现为血细胞脂质堆积与外周组织脂质耗竭，提示BmABCA3可能介导组织间脂质分配。游离脂肪酸水平紊乱进一步支持其代谢调控功能。蛋白质组学数据揭示脂肪酸代谢通路、角质层蛋白合成及囊泡运输相关蛋白表达改变，为表型提供了分子解释。特别值得注意的是，胆固醇膳食补充可部分挽救发育缺陷，强烈暗示BmABCA3参与固醇稳态调控。本研究首次在昆虫中系统解析ABCA3的生理功能，为ABC转运蛋白在无脊椎动物脂代谢中的进化保守性提供新证据。

作者贡献声明

刘青松： 文稿撰写-审阅与起草、可视化、验证、项目管理、研究实施、资金获取、数据整理

王晓阳： 文稿起草、方法建立、研究实施、形式化分析

李红妮： 研究实施、形式化分析、数据整理

赵平： 项目管理、资金获取、概念提出

陈浩： 可视化、方法建立、研究实施

李国立： 文稿起草、可视化、方法优化

（注：夏庆友未列入贡献声明但作为通讯作者提供指导）

致谢

本研究受国家自然科学基金（项目编号32030103）、国家重点研发计划（2022YFD1201600）、重庆市自然科学基金博士后项目（CSTB2022NSCQ-BHX0019）及重庆市博士后特别资助基金（CSTB2022NSCQ-MSX1081）支持。感谢赵东超和唐章晨在LC-MS/MS检测中的技术支持。