肠道共生菌源甲硫氨酸通过调控胰岛素受体RNA m6A甲基化促进宿主繁殖的分子机制

本研究揭示了肠道共生菌Enterobacter hormaechei通过提供甲硫氨酸（Met），调控卵巢中胰岛素受体（InR）基因的RNA m6A甲基化水平，从而促进宿主昆虫橘小实蝇（Bactrocera dorsalis）生殖发育的分子机制。研究人员通过抗生素处理、代谢组学、RNA甲基化测序等技术，发现METTL3/METTL14介导的m6A修饰通过稳定InR mRNA促进20-羟基蜕皮酮（20E）合成通路，为微生物-宿主互作的表观遗传调控提供了新见解。该成果发表于《Cell Reports》，为农业害虫防治和生殖健康研究提供了新靶点。

　　

在生命科学领域，肠道微生物如何调控宿主生殖始终是未解之谜。尤其对于橘小实蝇这类农业害虫，其惊人的繁殖能力背后是否存在微生物的"幕后推手"？传统研究多关注微生物提供的营养物质直接参与生殖过程，但华中农业大学的研究团队独辟蹊径，将目光投向了更精妙的表观遗传调控层面——RNA甲基化修饰是否在微生物与宿主生殖对话中扮演关键角色？

这项发表在《Cell Reports》的研究，首次揭示了肠道共生菌Enterobacter hormaechei通过代谢产物甲硫氨酸（Met）调控宿主RNA m⁶A甲基化，进而影响胰岛素受体（InR）表达的全新机制。研究人员发现，抗生素处理的橘小实蝇雌虫出现卵巢发育停滞和产卵量下降，这种表型可通过定植E. hormaechei或直接补充Met逆转。深入机制研究表明，微生物源Met作为甲基供体前体，通过调控METTL3/METTL14复合物的活性，特异性增强InR mRNA 5'UTR区域的m⁶A修饰，从而稳定mRNA并促进翻译，最终激活20E合成通路推动卵黄生成。

关键技术方法包括：建立无菌昆虫模型（抗生素处理验证）；代谢组学分析宿主血淋巴；细菌基因敲除（△MetA突变株构建）；RNA干扰（METTL3/METTL14/InR基因沉默）；m⁶A甲基化测序（MeRIP-seq）与RNA-seq联合分析；20E滴度ELISA检测等。实验样本为实验室饲养的橘小实蝇成虫卵巢组织。

主要研究结果：

Commensal bacteria E. hormaechei-derived metabolite methionine is required for the fertility of B. dorsalis females
抗生素处理使卵巢发育停滞在I-II期（100%），而重新定植E. hormaechei可恢复至IV-V期（75%）。代谢组显示ABX组血淋巴中Met含量降低1.7倍，UHPLC-MS/MS证实E. hormaechei能合成Met。补充Met（非缬氨酸）可挽救50%卵巢发育，产卵量提高1.97倍。Met合成缺陷菌株（△MetA）则丧失这种挽救能力。

Met is essential for RNA m⁶A methylation in the ovary of B. dorsalis
Dot blot和ELISA显示ABX组卵巢m⁶A水平显著降低，补充Met或野生型E. hormaechei可恢复。SAM（S-腺苷甲硫氨酸）含量变化与m⁶A水平呈正相关。MeRIP-seq显示CONV与ABX+EH组的甲基化谱高度相似。

RNA m⁶A methylation is required for female reproduction of B. dorsalis
METTL3/METTL14敲除使m⁶A水平降低59-63%，导致70-80%个体卵巢发育异常，产卵量减少2-5倍。补充Met无法挽救甲基转移酶敲除个体的生殖缺陷，证明Met通过m⁶A修饰发挥作用。

InR is a target gene of RNA m⁶A methylation
多组学联合分析发现InR是核心靶基因，其5'UTR区m⁶A修饰在ABX组减少。METTL3/14敲除使InR mRNA半衰期缩短，蛋白表达下降。外源胰岛素可挽救ABX或甲基转移酶敲除个体的生殖缺陷。

InR is essential for the reproduction of female B. dorsalis
InR敲除导致20E滴度下降，蜕皮激素合成基因（Spook、Phantom等）和响应基因（EcR、USP等）表达下调，卵黄蛋白（Vg）合成受阻。

这项研究构建了"微生物-代谢物-表观遗传-生殖调控"的完整通路：肠道E. hormaechei→Met→SAM→METTL3/14→InR m⁶A→20E通路→卵黄生成。其重要意义在于：首次揭示微生物通过RNA甲基化调控宿主生殖的表观遗传机制；发现InR mRNA的5'UTR m⁶A修饰具有稳定mRNA的新功能；为农业害虫的靶向防控（如通过干扰微生物Met合成）提供理论依据。局限性在于实验室环境与自然生态的差异，以及是否在其他物种中保守存在仍需验证。未来可探索利用益生菌或甲基化调节剂干预害虫生殖的新策略。