【東大新聞網(wǎng)3月3日電】（通訊員 陳潔）2月22日，東南大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、新生學(xué)院潘玉峰教授團(tuán)隊在《美國科學(xué)院院刊》（PNAS）上發(fā)表題為A hormone-to-neuropeptide pathway inhibits sexual receptivity in immature Drosophila females（《一條抑制未成熟雌性果蠅性接受行為的激素-神經(jīng)肽通路》）的研究論文，揭示了一條從激素到神經(jīng)肽的信號通路協(xié)調(diào)動物性發(fā)育與性行為。這也是近三年來潘玉峰教授團(tuán)隊第三次在《美國科學(xué)院院刊》發(fā)表研究成果（PNAS, 2022, 2024, 2025）。
年幼的動物個體通常不具備性行為，通常需要經(jīng)過一段時間的發(fā)育過渡才能達(dá)到性成熟并產(chǎn)生性行為。然而，這一過程中性行為從無到有的轉(zhuǎn)換調(diào)控機(jī)制尚不明確。性成熟往往包含性發(fā)育與性行為兩方面的成熟，且兩者通常是同步的。這一過程涉及至少兩方面的假說及調(diào)控機(jī)制，一是神經(jīng)環(huán)路在組織結(jié)構(gòu)上的發(fā)育成熟（組織性假說）；二是對已形成神經(jīng)環(huán)路的功能性激活或抑制的解除（激活性假說）。研究團(tuán)隊以雌性果蠅對雄性求偶的接受行為為研究范式，通過對雌蠅羽化后6小時至7天不同時間點(diǎn)的接受行為進(jìn)行分析，確定了羽化后36小時左右為雌蠅性行為從無到有的關(guān)鍵時間點(diǎn)。通過篩選，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)缺失神經(jīng)肽Leucokinin（LK）的雌蠅在性發(fā)育尚未成熟的階段已經(jīng)可以大量接受雄蠅的求偶與交配，即LK突變體中性發(fā)育與性行為不再同步，揭示了LK在抑制幼年雌蠅性成熟過程的接受行為中起到關(guān)鍵調(diào)控作用。
研究團(tuán)隊進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，LK抑制幼年雌蠅性行為的功能受到昆蟲生長發(fā)育的重要激素——蛻皮激素（ecdysone）的調(diào)控。蛻皮激素受體（EcR）在LK神經(jīng)元中表達(dá)，蛻皮激素通過EcR調(diào)控LK神經(jīng)元的活性，進(jìn)一步抑制雌蠅的接受行為。此外，研究還發(fā)現(xiàn)神經(jīng)肽LK的受體LKR在雌蠅接受行為的整合中樞pC1神經(jīng)元中表達(dá)，并通過抑制pC1神經(jīng)元的活性來調(diào)控雌蠅的接受行為。
有趣的是，研究團(tuán)隊還檢測了雌蠅在羽化后其他時間段的接受行為變化，發(fā)現(xiàn)羽化后18小時內(nèi)的雌蠅幾乎完全不接受雄性求偶，且這一階段的調(diào)控機(jī)制與激素（ecdysone）-神經(jīng)肽（LK）通路無關(guān)。這一結(jié)果表明，在雌蠅性成熟過程的早期階段（如羽化后18小時內(nèi)），可能涉及神經(jīng)環(huán)路在組織結(jié)構(gòu)上的發(fā)育，支持組織性假說；而在隨后的發(fā)育階段（如羽化后36小時），則通過激素和神經(jīng)肽對已形成的神經(jīng)環(huán)路進(jìn)行功能性調(diào)控，支持激活性假說。這一發(fā)現(xiàn)與潘玉峰團(tuán)隊2023年在EMBO Reports發(fā)表的關(guān)于雄蠅發(fā)育過程中求偶行為產(chǎn)生的研究結(jié)論相一致，進(jìn)一步完善了性行為產(chǎn)生與調(diào)控的分子調(diào)控機(jī)制。
綜上所述，本研究揭示了一條抑制未成熟個體性行為的激素（ecdysone）-神經(jīng)肽（LK）通路（圖1）。該研究不僅揭示了蛻皮激素和神經(jīng)肽LK在果蠅性成熟過程中的協(xié)同作用，還為理解其他物種中性行為的產(chǎn)生與調(diào)控機(jī)制提供了重要參考。未來，研究團(tuán)隊將進(jìn)一步探索這一通路在昆蟲生殖行為調(diào)控中的作用及其潛在的應(yīng)用價值。
圖1：激素-神經(jīng)肽通路在性成熟過程中抑制雌性接受行為的工作模型
東南大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士后陳潔為該論文第一作者。華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李勝教授和劉素寧研究員為該研究的激素調(diào)控部分作出了重要貢獻(xiàn)。 東南大學(xué)潘玉峰教授、彭瓊琳副研究員，以及華南師范大學(xué)劉素寧研究員為該論文的共同通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和江蘇省卓越博士后計劃的資助。
原文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2418481122
供稿：生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院
（責(zé)任編輯：翟夢杰 審核：李小男）
