生物钟基因通过NuA4/TIP60复合体调控异色瓢虫越冬滞育的非经典通路

为解决昆虫如何通过生物钟基因调控季节性滞育这一科学问题，研究人员以异色瓢虫为模型开展研究。研究发现正调控因子Clk/cyc通过直接结合NuA4/TIP60组蛋白乙酰转移酶复合体促进保幼激素(JH)合成，从而独立于经典昼夜节律通路调控滞育。该发现揭示了生物钟蛋白与表观调控因子的新型互作机制，为昆虫季节性适应提供了新见解。

　　

为适应季节变化，许多动物特别是昆虫会进入滞育(diapause)这种类似休眠的状态，这一过程主要通过对光周期信号的感知实现。传统认为由正调控因子Clock(CLK)/Cycle(CYC)和负调控因子Period(PER)/Timeless(TIM)驱动的生物钟(circadian clock)介导这一过程，但其具体机制尚不明确。

以异色瓢虫(Harmonia axyridis)为短日照诱导越冬滞育的模型，研究发现敲除Clk和cyc基因会破坏生殖滞育的进入，而per或tim基因敲除则无此效应，证明Clk-cyc调控滞育的过程独立于per-tim通路。进一步研究发现，DNA甲基转移酶1相关蛋白1(DMAP1)介导的核小体H4乙酰转移酶(NuA4)/TIP60组蛋白乙酰转移酶复合体通过同时作为CLK-CYC的下游效应分子和物理互作伙伴参与滞育调控。使用保幼激素(JH)受体激动剂methoprene可挽救Clk、cyc和dmap1敲除导致的滞育表型，表明CLK-CYC-NuA4/TIP60复合体在JH合成中起核心作用。

更有趣的是，通过在果蝇(Drosophila melanogaster)中使用咽侧体(corpora allata, CA)特异性驱动系统，证实该复合体在CA组织中特异性调控JH生物合成。这些发现揭示了一条前所未有的调控通路：生物钟蛋白通过与表观遗传调控因子互作，在关键内分泌组织中特异性调控JH合成，从而独立于经典生物钟机制调控滞育进入。该研究不仅拓展了对生物钟基因非经典功能的认识，也为理解昆虫季节性适应提供了新的分子框架。