昆虫的变态发育是其适应环境并顺利完成生长发育的重要过程，尤其在蜕皮阶段，昆虫的内外部结构发生了复杂的变化。在此过程中，多种蛋白酶参与了组织解离与重构。为了确保蜕皮的有序进行，蛋白酶的活性必须受到准确、精细和严格的调控。羧肽酶A（Carboxypeptidase A, CPA）作为一种重要的肽链外切酶，广泛存在于包括昆虫和哺乳动物在内的多种动物体内，通常在消化道中发挥作用。尽管CPA在食物消化中的作用已有深入研究，但其在昆虫蜕皮过程中的激活机制和功能仍不清楚，而深入研究蛋白酶的激活机制对于揭示昆虫在蜕皮过程中的蛋白质调控机制至关重要。

近日，中心研究团队以家蚕羧肽酶A（Bm-CPA）作为分子靶标在国际学术期刊《Insect Biochemistry and Molecular Biology》发表了题为“Insights into the Activation Mechanism of Bm-CPA: Implications for Insect Molting Regulation.”的最新研究成果，首次揭示了Bm-CPA在家蚕蜕皮过程中的复杂活化机制。

本研究发现，在家蚕蜕皮过程中，表皮和蜕皮液中存在三种不同分子量的Bm-CPA。其中，仅在蜕皮液中检测到的35 kDa Bm-CPA表现出显著酶活性，表明Bm-CPA在蜕皮过程中经历了多步激活。进一步研究显示，Bm-CPA需要经过两次蛋白水解才能被激活，具有包括Lys158、Arg159、Arg177和Arg178在内的四个潜在激活位点，并且含有一个与中肠羧肽酶不同的由75个氨基酸组成的前肽，该前肽在Bm-CPA的激活中发挥了重要作用。Bm-CPA的敲低导致家蚕无法蜕皮，进一步突显了Bm-CPA在蜕皮过程中的重要性。值得注意的是，家蚕蜕皮液中的羧肽酶抑制剂（Bm-CPI）仅与活性形式的Bm-CPA结合，而不干扰其激活过程。该研究首次揭示了Bm-CPA在家蚕蜕皮过程中通过改变其分子量来调节酶活性的多步激活机制，并阐明了Bm-CPI与活性Bm-CPA的特异性相互作用。这些发现不仅拓宽了羧肽酶在除食物消化外的其他生物学功能，也揭示了昆虫变态发育中的复杂的蛋白质调控模式，为未来在昆虫生物学和害虫防治领域的研究和应用奠定了新的理论基础。

中心博士研究生杨领振和硕士研究生程悦静（已毕业）为论文共同第一作者，侯勇教授为通讯作者，西部（重庆）科学城种质创制大科学中心/西南大学为第一完成单位。本项研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、重庆市自然科学基金项目和重庆市研究生科研创新项目等相关项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ibmb.2024.104175