脂肪细胞衍生的氨基酸储存蛋白对成年果蝇雌性的生殖干细胞维持至关重要

Drosophila脂肪细胞分泌的氨基酸储存蛋白Lsp1/β/γ和Lsp2在成体干细胞维持中起关键作用，其功能缺失导致TOR信号通路下调，影响卵子发生相关蛋白Fbp1/Fbp2的表达，揭示储存蛋白在成体生殖和干细胞调控中的新机制。

　　

安娜·B·齐克（Anna B. Zike）|梅肯齐·O·黑曾（Mekenzi O. Hazen）|麦迪逊·G·阿贝尔（Madison G. Abel）|埃莉诺·B·戈德斯通（Eleanor B. Goldstone）|罗伯特·C·艾斯曼（Robert C. Eisman）|莱斯利·N·韦弗（Lesley N. Weaver）

美国印第安纳大学生物系，布卢明顿，IN 47405

摘要

组织稳态依赖于内分泌器官在机体生理变化时之间的精确协调。脂肪细胞分泌的循环因子调节多种生物体外周组织中干细胞谱系的行为。除了内分泌作用外，果蝇（Drosophila）的脂肪细胞在整个发育过程中还会储存和分泌氨基酸储存蛋白。在幼虫摄食期间，脂肪细胞将储存蛋白分泌到血淋巴中，这些蛋白在变态过程中被脂肪组织重新吸收，以控制成体器官的大小和生育能力。尽管已知储存蛋白在幼虫阶段具有功能，但它们在果蝇成体和繁殖过程中的作用尚未得到充分研究。我们发现，特异性敲低脂肪细胞中的储存蛋白幼虫血清蛋白1（Lsp1）α/β/γ和幼虫血清蛋白2（Lsp2）会导致干干细胞（GSCs）数量的减少。进一步研究发现，GSCs中雷帕霉素靶标（TOR）信号通路的下调是导致GSCs数量减少的原因，这表明GSCs自身的氨基酸感知能力受损。我们还发现，介导脂肪细胞重新吸收储存蛋白的蛋白质——脂肪体蛋白1（Fbp1）和脂肪体蛋白2（Fbp2）在卵巢卵泡细胞中也有表达。有趣的是，Fbp1和Fbp2似乎对卵泡细胞中的GSCs维持并非必需，这表明在卵子发生过程中可能存在尚未发现的氨基酸储存蛋白的需求。我们的研究结果揭示了果蝇氨基酸储存蛋白在成体阶段以及调节组织干细胞谱系中的新作用。

部分摘录

引言

多细胞生物依赖于器官间循环因子的精确协调来调节发育过程并在成体期维持组织稳态（Castillo-Armengol等人，2019；Droujinine和Perrimon，2016；Katagiri，2023），而器官间通信的缺陷可能导致组织功能障碍和疾病（Alvarez-Ochoa等人，2021）。例如，禁食诱导的胰岛素肽（INS-7）的分泌可以协调肠道与大脑之间的信号传递，从而控制……

果蝇品系和培养

果蝇品系在布卢明顿果蝇资源中心（BDSC）使用玉米粉培养基进行饲养，该培养基的成分包括15.9 g/L的无活性酵母、9.2 g/L的大豆粉、67 g/L的黄玉米粉、5.3 g/L的琼脂、70.6 g/L的淡玉米糖浆以及0.059 M的丙酸，培养温度为22-25°C。所有实验均添加了活性湿酵母膏。除非另有说明，否则果蝇在12小时光照/12小时黑暗的周期下饲养。本研究使用了之前描述的Gal4和Gal80转基因果蝇品系。

脂肪细胞来源的氨基酸储存蛋白对干干细胞维持是必需的

储存蛋白对许多成虫昆虫的繁殖能力至关重要；然而，果蝇在卵子发生过程中对储存蛋白的需求尚未得到充分研究。我们之前对成年雌性脂肪体进行了转录组分析，以确定Svp下游的信号成分。分析结果显示，在脂肪体中缺乏Svp的雌性果蝇中，Lsp1α/β、Lsp2和Fbp2的转录本显著下调（图1C；（Weaver和Drummond-Barbosa，2020）；

讨论

生物体的生理状态依赖于器官间通信的调节，以应对大分子水平的变化。饮食中的氨基酸和氨基酸感知对于多种细胞类型的干细胞增殖和自我更新至关重要，从而维持组织稳态。在昆虫中，氨基酸储存蛋白对变态、器官生长以及繁殖都是必不可少的。我们的研究结果表明，脂肪细胞来源的储存蛋白在成体果蝇中也是必需的。

CRediT作者贡献声明

莱斯利·妮可·韦弗（Lesley Nicole Weaver）：撰写 – 审稿与编辑、撰写初稿、数据可视化、项目监督、方法学设计、实验设计、资金申请、数据分析、数据整理、概念构思。罗伯特·C·艾斯曼（Robert C. Eisman）：方法学设计、实验设计、数据分析、数据整理。麦迪逊·G·阿贝尔（Madison G. Abel）：方法学设计、实验设计、数据分析、数据整理。安娜·B·齐克（Anna B. Zike）：撰写 – 审稿与编辑、实验设计、数据分析、数据整理。埃莉诺·B·戈德斯通（Eleanor B. Goldstone）：数据分析

数据获取

如需果蝇品系，可联系韦弗实验室。不过，任何来自布卢明顿果蝇资源中心（BDSC）的品系都必须通过BDSC获取。本研究生成的所有数据均包含在正文中和补充文件中。

利益声明

作者声明没有利益冲突。

资助

本研究得到了美国国立卫生研究院（National Institutes of Health，简称NIH）的资助，项目编号分别为R00GM127605（L.N.W.）和R35GM150517（L.N.W.）。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

我们感谢布卢明顿果蝇资源中心（National Institutes of Health (NIH) P40OD018537）和维也纳果蝇资源中心提供的果蝇品系。我们也非常感谢Flybase（www.flybase.org/），这是一个重要的果蝇研究资源（NIH 5U41HG000739）。同时，我们感谢印第安纳大学显微镜成像中心（LMIC）提供的显微镜设施支持，以及Deepika Vasudevan和Andrew Zelhof对手稿的宝贵意见。