RNA 结合蛋白 Squid 通过在家蚕 Bombyx mori 中调控 Axin 的可变剪接影响胚胎中肠发育

为何小小的蚕肠很重要

从昆虫到人类，所有动物胚胎在生长和存活之前都必须构建一个能工作的消化系统。昆虫特别值得研究，因为它们的肠既高效又是害虫防控的理想靶点。本研究利用家蚕 Bombyx mori，揭示了一种名为 Squid 的单一 RNA‑结合蛋白如何帮助塑造胚胎中肠——负责分解食物和吸收营养的关键区域。通过阐明 Squid 如何微调基因信息，这项工作阐明了器官形成的基本原理，并为在不大量使用化学品的情况下控制农业害虫提供了新的思路。

构建一个能工作的昆虫肠道

昆虫的中肠是由单层上皮细胞衬里的一根简单管道，然而它承担着消化、养分吸收、免疫防御和组织修复等功能。在家蚕胚胎中，这一层通常分化为三种主要细胞类型：位于基底的肠干细胞、分泌消化酶并吸收养分的柱状细胞，以及帮助调控肠腔内环境的杯状细胞。作者将注意力集中在 Squid 上，它属于一大家族的蛋白质，这些蛋白质能结合 RNA 并影响遗传信息在细胞内的剪接和利用。早期研究提示 Squid 在家蚕胚胎发生过程中有活性，但其在肠发育中的精确作用尚不清楚。

缺失 Squid 时，肠道无法维持结构

研究者利用 CRISPR/Cas9 基因编辑在家蚕胚胎中敲除 Squid 基因。许多缺失 Squid 的胚胎在孵化前死亡，且发育较正常同胞延迟。显微镜观察显示，缺乏 Squid 的胚胎中，中肠壁并非整齐有序，而是上皮紊乱，常见的细胞类型难以分辨。肠腔——食物经过的中央腔体——充满了大量大的脂质滴，表明脂肪未被正常处理或吸收。在早期阶段，细胞分裂似乎按常规停止，但细胞未能成熟为正确的专化类型，提示 Squid 对分化过程而非单纯生长至关重要。

没有正常中肠，能量供应与消化停滞

鉴于昆虫胚胎严重依赖卵内储存的脂质作为燃料，研究团队进一步探究 Squid 突变体的缺陷中肠是否破坏了这条能量通路。脂质染色显示，突变胚胎的肠腔中残留大量脂肪，而正常胚胎中则没有。对基因活性的广泛调查发现，数百个参与核心代谢的基因（如糖类分解、柠檬酸循环和氨基酸合成）在突变体中被下调。更有针对性的检测证实，与消化和吸收相关的转录本包括脂肪分解关键步骤的基因显著减少。综合来看，这些发现表明没有 Squid，胚胎中肠无法有效将储存的营养转化为可用能量，从而导致胚胎死亡。

对经典信号通路的精细调控旋钮

为了解 Squid 如何产生如此广泛的影响，作者寻找其物理结合的 RNA 分子。他们从胚胎提取物中拉下 Squid 并测序其附着的 RNA，鉴定出两千多个潜在靶标。将正常与缺失 Squid 的胚胎相比，发现数十个这些靶标的 RNA 信息在剪接方式上发生了变化——即通过切割和重新连接片段以生成不同蛋白版本的过程。许多受影响的基因属于著名的 Wnt/β‑连环蛋白 信号通路，该通路在多种动物的肠发育中居于核心地位。其中一个突出靶标是 Axin，一种作为骨架的蛋白，帮助调控 β‑连环蛋白 的稳定性，后者是上皮组织中的关键信号和结构成分。

改变一个剪接选择如何重塑肠道

在家蚕中，Axin 存在两种形式：一种较长，另一种较短，缺失了一小段低复杂性序列。在缺失 Squid 的胚胎中，Axin 的总体水平保持不变，但长变体与短变体的比例发生偏移，长变体减少、短变体增多。这一变化伴随着中肠上皮中 β‑连环蛋白 蛋白水平的显著下降。当研究组在培养的家蚕细胞中过表达长型 Axin 时，β‑连环蛋白 水平上升；短型几乎没有影响。这些实验证据表明，Squid 通常促进长型 Axin 的产生，而长型 Axin 有助于维持适当的 β‑连环蛋白 水平，从而支持细胞间连接和中肠层的正确组织。破坏这一精细的剪接控制会削弱干细胞生态位，阻碍正常分化，最终损害整个器官。

超越家蚕的意义

对非专业读者而言，核心信息是：细胞如何编辑其 RNA 信息可以决定器官是否正确形成。在家蚕胚胎中，RNA‑结合蛋白 Squid 确保关键信号成分 Axin 被剪接为能够维持中肠中 β‑连环蛋白 在健康水平的变体。当移除 Squid 时，这一平衡被打破，上皮变得紊乱，营养无法被吸收，胚胎死亡。由于类似的 RNA‑结合蛋白和 Wnt/β‑连环蛋白 信号在包括人类在内的多种动物中发挥作用，这项工作突出了 RNA 加工的微妙变化如何对组织发育和健康产生深远影响，并可能为害虫管理策略提供新的思路。

引用: Tong, C., Mo, W., Cai, M. et al. The RNA-binding protein Squid regulates embryonic midgut development via Axin alternative splicing in Bombyx mori. Commun Biol 9, 449 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09692-x

关键词: 胚胎中肠发育, RNA 结合蛋白, 可变剪接, Wnt β-连环蛋白 信号通路, 家蚕 Bombyx mori