近日，东南大学生命科学与技术学院凌琳教授在《美国科学院院刊》（PNAS）发表了题为《Amino acid–dependent regulation of insulin-like peptide signaling is mediated by TOR and GATA factors in the disease vector mosquito Aedes aegypti》的研究论文。本研究首次揭示了氨基酸和血液中的营养物质通过AA-TOR信号通路调节胰岛素样肽（ILP）的循环水平，在调控雌蚊的代谢需求和繁殖过程中起重要作用。
埃及伊蚊（Aedes aegypti）传播登革热、寨卡病毒、黄热病等多种烈性病毒，对人类健康构成了巨大的威胁。雌性埃及伊蚊需要吸食脊椎动物的血液来产卵，因此它们成为毁灭性人类疾病的传播媒介。阐明营养和代谢影响雌蚊繁殖的分子机制对于实现蚊虫种群控制至关重要。传播疾病的雌性埃及伊蚊经历了双相进食模式，从碳水化合物（花蜜）转向蛋白质（脊椎动物的血液），以确保以确保生存、繁殖和寻找宿主。源自宿主血液的氨基酸(AA) 和营养物质可激活卵黄发生并促进蚊子的胚胎发育。昆虫胰岛素样肽（ILPs），属于胰岛素超家族，对于雌性蚊子的繁殖、调节糖原和脂质代谢以及其他重要功能是不可或缺的。然而，在蚊子生殖过程中，ILPs 如何协调其活性以响应蚊子繁殖中AA 的流入尚不清楚。
此项工作揭示了埃及伊蚊中存在的TOR-GATA开关机制，可控制依赖氨基酸信号的ILPs基因表达，以调节生殖周期中的营养代谢。通过AA 输注与 RNA 干扰 TOR相结合揭示了它们对ILPs 的不同作用，发现雌性埃及伊蚊中AA-TOR信号通路能够差异性调控8个ILPs基因的表达，提高了几种 ILPs 的循环水平，但抑制了其它ILPs。同源异构体特异性CRISPR-Cas9 基因组编辑和染色质免疫沉淀测定的实验进一步表明，ilp4、ilp6 和ilp7 基因的表达受到低AA-TOR 信号传导的 GATA 阻遏物 (GATAr) 异构体的抑制，而 ilp1、ilp2、ilp3、ilp5 和ilp8的表达则受到高AA-TOR 信号传导的 GATAa异构体的激活。GATAr和GATAa均影响埃及伊蚊卵子发育和脂质-糖类稳态，其中GATAr敲除导致卵巢泡变小、脂类积累减少和糖原水平升高，GATAa敲除情况则与之相反。FoxO 是胰岛素通路中的下游转录因子，参与 TOR-GATAr 介导的 ilp4、ilp6 和ilp7基因抑制。综上所述，这项工作探明了AA-TOR 信号和TOR-GATA开关机制通过调控蚊子中的ILPs调节适应性生理反应以应对营养代谢动态变化。对于实现蚊虫的有效防控和维护全球公共卫生安全具有重大意义。
该研究得到了国家人才工程计划、中央高校基本科研经费和NIH项目的资助。
论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2303234120