2025年1月15日，国际学术期刊《International Journal of Biological Macromolecules》在线发表了西南大学西部（重庆）科学城种质创制大科学中心的最新研究成果，题为 “Amino acid-mTOR pathway-associated transcription factor GATAβ4 regulates storage protein expression in Bombyx mori”。该研究揭示了家蚕五龄幼虫通过大量摄入桑叶中的氮源物质，激活氨基酸介导的mTOR信号通路，进一步调控转录因子GATAβ4上调贮藏蛋白（storage protein）表达的分子机制。

在昆虫血淋巴中，贮藏蛋白约占可溶性蛋白总量的60%。这些贮藏蛋白主要在末龄幼虫的脂肪体中大量合成，并在成虫期开始分解，为完全变态发育、体内组织形成及生殖提供必要的蛋白质和营养物质。在卵期，贮藏蛋白则作为重要的营养储备。基于团队前期研究发现，营养胁迫（饥饿）会显著降低贮藏蛋白的表达水平，而这一过程由胰岛素信号通路介导的FoxO转录因子参与调控。  

本研究进一步通过个体注射抑制剂和脂肪体离体培养实验，确认了氨基酸介导的mTOR信号通路在贮藏蛋白表达调控中的关键作用。通过启动子元件预测分析以及细胞和个体水平的转录因子过表达与干涉实验，明确了营养相关转录因子GATAβ4在贮藏蛋白表达中的重要作用。此外，通过EMSA和ChIP实验，在体内和体外鉴定出GATAβ4能够直接结合于BmSP1启动子上游-95 bp和-296 bp的位置，启动贮藏蛋白的转录。进一步研究发现，氨基酸通过激活mTOR信号通路的下游因子，如核糖体S6激酶（S6K）和真核翻译起始因子4E1（eIF4E-1），直接影响GATAβ4的表达，从而调控家蚕贮藏蛋白的表达水平。  

总之，本研究揭示了在家蚕末龄幼虫阶段，氨基酸通过激活mTOR信号通路，介导下游营养转录因子GATAβ4调控贮藏蛋白表达的分子机制。这一发现不仅深化了对昆虫贮藏蛋白转录调控的理解，也为调控昆虫贮藏蛋白或营养蛋白的表达提供了重要的理论基础和新思路。

西南大学前沿交叉学科研究院生物学研究中心博士研究生颜嘉敏为本文第一作者，侯勇教授为通讯作者。西南大学西部（重庆）科学城种质创制大科学中心/西南大学生物学研究中心为第一完成单位。本研究得到了国家重点研发计划项目（2022YFD1201600）、国家自然科学基金（32030103）、重庆市技术创新与应用发展重点项目（CSTB2024TIAD-KPX0023, CSTB2024TIAD-KPX0026）和重庆市博士研究生科研创新项目（CYB22163）的支持。

论文链接：Amino acid-mTOR pathway-associated transcription factor GATAβ4 regulates storage protein expression in Bombyx mori - ScienceDirect