埃及伊蚊（Aedes aegypti）是傳播登革熱、寨卡病毒、黃熱病等多種人類病毒性疾病重要媒介，對人類健康産生了嚴重威脅，因此實現蚊蟲的有效防控對于維護全球公共衛生安全具有重大意義。此前研究發現，雌性埃及伊蚊需要吸食人類或其他脊椎動物的血液以滿足自身營養代謝需求，進行繁殖。闡明營養和代謝影響雌蚊繁殖的分子機制對于實現蚊蟲種群控制至關重要。
近日，bet356在线官方网站淩琳教授與加州大學河濱分校昆蟲系Alexander S. Raikhel教授在《美國科學院院刊》（PNAS）共同在線發表了題為《Amino acid–dependent regulation of insulin-like peptide signaling is mediated by TOR and GATA factors in the disease vector mosquito Aedes aegypti》的研究論文。本研究首次揭示了氨基酸和血液中的營養物質通過AA/TOR信号通路調節胰島素樣肽（ILP）的活動，在調控雌蚊的代謝需求和繁殖過程中起重要作用。
傳播疾病的雌性埃及伊蚊經曆了雙相進食模式，從碳水化合物（花蜜）轉向蛋白質（脊椎動物的血液），以确保生存、繁殖和病原體傳播。血液中的氨基酸除用于蛋白質合成、能量消耗，也可作為細胞信号傳導的調節因子，以協調代謝。昆蟲胰島素樣肽（ILPs），屬于胰島素超家族，埃及伊蚊中8個不同的胰島素樣肽ILPs基因（ilps 1-8）在其生殖調控機制同樣發揮重要作用。然而，在蚊子生殖過程中，胰島素信号如何與氨基酸信号協調其作用的機制仍然大部分未知。本研究發現雌性埃及伊蚊中AA-TOR信号通路能夠差異性調控8個ILPs基因的表達，通過外源氨基酸（AA）輸注，發現低水平AA條件下，ilps 4、6和7顯著下調表達，高水平AA下ilps 1、2、3、5和8顯著上調表達。進一步通過TOR RNAi證明ILPs差異表達受到TOR信号通路的調控。這表明TOR介導了氨基酸信号傳導。
此前研究表明，GATA轉錄因子家族為TOR通路下遊信号，GATAr和GATAa為埃及伊蚊中兩個GATA成員。本研究通過異構體特異性CRISPR-Cas9 基因組編輯和染色質免疫沉澱測定的實驗發現，GATAr特異性結合并負調控ilps 4、6和7，而GATAa特異性結合并正調控ilps 1、2、3、5和8。另外，GATAr和GATAa均影響埃及伊蚊卵子發育和脂質-糖類穩态，其中GATAr敲除導緻卵巢泡變小、脂類積累減少和糖原水平升高，GATAa敲除情況則與之相反。因此，TOR-GATA信号通路通過調控蚊子中的ILPs調節适應性生理反應以應對營養代謝動态變化。
此外，胰島素信号通路下遊的轉錄因子FoxO在細胞内定位受GATAr和GATAa調控，其活性亦受影響。同時，FoxO通過抑制GATAr與ilps 4、6和7的啟動子結合，從而使ilps 4、6和7在卵黃前期（PE）階段表達。
總之，本研究揭示了埃及伊蚊中存在的TOR-GATA開關機制，這一重要“開關”可控制依賴氨基酸信号的ILPs基因表達，以調節生殖周期中的營養代謝。
bet356在线官方网站淩琳教授為該論文的第一作者和共同通訊作者。該研究得到了國家人才工程計劃、中央高校基本科研經費（4031002205）和 NIH項目（R01AI036959）的資助。
