《Insect Biochemistry and Molecular Biology》：The EF1A2–PABP-E75 axis coordinates metabolic reprogramming and 20E-dependent reproduction in the mosquito
Aedes aegypti
编辑推荐：
•EF1A2 通过调控 Halloween 基因的表达来调节 20E 的生物合成。•PABP 被确定为 EF1A2 的关键下游效应蛋白。•EF1A2 通过其 N 端结构域 I 直接与 PABP 结合。•PABP 通过结合 E75 mRNA 的 3’UTR 来稳定 E75 mRNA
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EF1A2 通过调控 Halloween 基因的表达来调节 20E 的生物合成。
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PABP 被确定为 EF1A2 的关键下游效应蛋白。
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EF1A2 通过其 N 端结构域 I 直接与 PABP 结合。
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PABP 通过结合 E75 mRNA 的 3’UTR 来稳定 E75 mRNA，从而激活 20E 信号通路。
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EF1A2–PABP–E75 轴协调蚊子的新陈代谢和激素信号通路，以促进蚊子的繁殖。
引言
Aedes aegypti（埃及伊蚊）是多种虫媒病毒（包括登革热、黄热病、基孔肯雅热和寨卡病毒）的主要传播媒介，这些病毒都会引发发热性疾病、胎儿异常和其他严重的人类健康问题，给全球公共卫生带来巨大负担（Nelson 和 Ploss，2024）。这些疾病的传播主要由雌蚊的反复和频繁的繁殖周期驱动（Brackney 等，2021）。埃及伊蚊被认为是一种非常危险的蚊子，因为它具有极强的适应性、极具攻击性的叮咬行为以及广泛的扩散范围。在雌蚊的繁殖过程中，吸血后卵黄发育的初始阶段涉及将血液蛋白质分解为氨基酸，以便脂肪体吸收。当进入卵黄形成阶段时，脂肪体会动员脂质储备，为卵巢发育提供必要的营养（Attardo 等，2005）。因此，弄清吸血诱导的卵黄形成及其内分泌调控的分子机制对于开发新的蚊子控制策略和针对虫媒疾病的干预措施至关重要。
吸血后，蜕皮类固醇激素 20-羟基蜕皮酮（20E）作为代谢过程和卵子成熟的核心调节因子（Hou 等，2015；Wang 等，2017），其浓度与卵黄蛋白前体（YPP）基因的表达密切相关（Deitsch 等，1995）。20E 活化主要响应基因 E74 和 E75，并与 EcR 合作，通过结合 Vg 启动子来促进卵黄蛋白生成蛋白（Vg）的转录（Raikhel 等，2002）。此外，主要响应基因 Broad 以及次要响应基因 HR3 和 βFtz-F1 对 Vg 转录的启动和终止都至关重要（Chen 等，2004；Mane-Padros 等，2012；Zhu 等，2006）。除了直接调控 Vg 之外，20E 反应基因还广泛参与多种生理过程：E93 的缺失会引发全身代谢重编程并影响中肠的血液消化（He 等，2021；Wang 等，2025），而 AHR38 作为 20E 信号通路下游碳水化合物代谢（CM）基因的正向调节因子，参与生殖调节（Dong 等，2018）。20E 的生物合成由一系列 Halloween 基因控制，包括 CYP306A1（Phantom）、CYP307A1（Spook）、CYP302A1（Disembodied）、CYP315A1（Shadow）和 CYP314A1（Shade）（Rewitz 等，2007）。我们的最新研究表明，EF1A2 通过结合 PI3K 调节亚基 p85α 来促进 Akt 的磷酸化，从而激活 PI3K/Akt/TOR 通路以驱动 Vg 的转录；然而，EF1A2 的缺失会导致脂质和糖原代谢失衡，进而影响 Vg 的转录和卵巢发育，但异位激活 Akt 无法完全修复这些缺陷（Lou 等，2026）。这表明，除了 PI3K/Akt/TOR 通路之外，其他关键信号通路也可能介导 EF1A2 对卵巢发育的调控。鉴于 20E 信号通路在蚊子代谢重编程和卵巢发育中的核心作用，EF1A2 可能通过 20E 的合成和信号转导来维持代谢稳态并促进吸血后的生殖进程。
在这项研究中，我们阐明了 EF1A2–PABP–E75 轴在埃及伊蚊代谢重编程和卵巢发育中的关键调控作用。敲低 EF1A2 会导致吸血后雌蚊体内的 20E 浓度显著降低，同时其下游 signaling 组件 E75（AAEL007397）和 HR3（AAEL009588）的表达也显著下调。进一步的研究发现，这种下调与 Halloween 基因 CYP314A1（AAEL010946）、CYP315A1（AAEL011850）和 CYP307A1（AAEL009762）的表达减少密切相关。通过对 EF1A2 被沉默的样本进行差异蛋白质组学分析，我们确定了多聚(A)结合蛋白 PABP（AAEL010318）可能是 20E 信号通路的关键调节因子。PABP 的下调减少了 Halloween 基因（CYP302A1、CYP307A1 和 CYP315A1）的表达，并影响了 20E 的浓度和 E75 的转录。功能实验表明，PABP 的缺失表现出与 EF1A2 被沉默相同的症状，包括卵巢发育停滞、繁殖力下降以及脂肪体代谢稳态紊乱。共免疫沉淀（Co-IP）和双分子荧光互补（BiFC）实验（在 体外 和 体内 进行）证实 EF1A2 通过其结构域 I 与 PABP 直接相互作用，并且这种相互作用能正向调节 PABP 的表达。此外，双荧光素酶报告基因实验验证了 PABP 能正向调节 20E 通路中的关键基因 E75。E75 通过正反馈回路正向调节 Halloween 基因的表达。综合这些发现，我们揭示了 EF1A2–PABP–E75 轴通过调控 20E 信号通路在埃及伊蚊中调节代谢重编程和卵巢发育的分子机制，为深入理解蚊子的生殖生物学以及开发创新的虫媒控制策略提供了理论基础。
章节摘要
蚊子饲养和样本收集
埃及伊蚊（利物浦品系）在 28°C、75% 相对湿度和 12:12 光暗周期条件下饲养（Pu 等，2025）。幼虫以 1:1（重量比）的啮齿类饲料和活性干酵母混合物为食。羽化后，成虫可自由摄取水和 10%（重量比）的蔗糖溶液。三到四天的雌蚊被允许叮咬麻醉后的大鼠。样本收集时，将雌蚊置于冰上冷却，然后用磷酸盐缓冲液进行解剖
EF1A2 调节 20E 的生物合成通路和激素信号响应性
我们之前的研究表明，埃及伊蚊中 EF1A2 的敲低会导致卵巢发育严重停滞以及脂肪体中脂质和糖原的动员受损，这表明 EF1A2 通过多条通路参与调节蚊子的生殖代谢（Lou 等，2026）。为了确定 EF1A2 缺失引起的卵巢发育缺陷和代谢紊乱是否与激素失调有关，我们 quantified 20E 的浓度
讨论
20-羟基蜕皮酮（20E）的生物合成主要由 Halloween 基因编码的细胞色素 P450 酶催化（Rewitz 等，2007）。在蚊子中，吸血诱导的卵黄形成过程由 20E 信号通路调控，该通路负责卵子的发生和卵巢的成熟（Raikhel 等，2002）。在这项研究中，我们发现 EF1A2 的缺失通过调节 Halloween 基因 CYP315A1、CYP314A1 和 CYP307A1 的表达显著降低了 20E 的产生
CRediT 作者贡献声明
Tianqi Wei：撰写 – 原稿撰写、可视化、方法学研究、数据分析、概念化。Wenzhuo Zhao：可视化、方法学研究、正式分析。Meng Huang：方法学研究、方法学研究、正式分析。Zheng Wang：方法学研究、正式分析。Xiaolin Yang：方法学研究、方法学研究。Yujiao Han：方法学研究、方法学研究。Hengqing Ji：监督、概念化。Shiping Liu：撰写 – 审稿与编辑、原稿撰写、监督、项目管理
Li 等，2025；Tsujimoto 和 Adelman，2023。
所有动物实验均得到了西南大学动物护理和使用委员会（IACUC）的批准，并严格遵循中华人民共和国科技部发布的《实验室动物伦理处理指南》进行。
致谢
本工作得到了 国家自然科学基金（编号为 32172797）的支持
Yuqi Lou|Tianqi Wei|Wenzhuo Zhao|Meng Huang|Zheng Wang|Xiaolin Yang|Yujiao Han|Hengqing Ji|Shiping Liu
