中大新聞網訊（通訊員呂娟容、熊麗娜）生命個體在衰老時會產生自由基（活性氧ROS）來降解組織，導致衰老，即衰老的自由基學說。轉錄因子FoxO已經被證明是延長壽命的關鍵調節子，調節抗氧化基因的表達來降解自由基、延長生命。近年來，人們開始關注healthspan（健康生命延長，即延長中青年期的生命），因為中青年期的生命是健康的，延長更加有意義。有趣的是近年發現ROS在非衰老期（中青年期）是有益于健康的，包括人類體育運動鍛煉后產生的ROS。但是，ROS如何延長生命、有益于健康的機制仍不清楚。
昆蟲滯育(diapause)類似動物冬眠，是物種為了生存而進化出來的重要策略，因為在寒冷地域不滯育就面臨死亡。我們以農業害蟲--棉鈴蟲(Helicoverpa armigera)的蛹滯育為研究對象開展工作，蛹期相當中年期，蛹滯育和生命延長同義，屬于healthspan范疇(如下圖示)。我們在過去發現了第一例自然發生的、生理水平的ROS作為胞內信號調節棉鈴蟲腦中胰島素信號路徑來實現生命延長 (2017，PNAS)的前期工作基礎上，深入開展FoxO延長生命的機制研究。
圖1. 棉鈴蟲蛹滯育延長生命
本項工作首先用基因敲除技術和相關實驗，證明了FoxO是誘導棉鈴蟲蛹滯育、延長生命的關鍵基因；接著顯示出昆蟲腦中上調的ROS首先活化FoxO，活化的FoxO通過啟動泛素化基因Ubc的表達，從而激活泛素蛋白酶體系統(UPS)；再通過液相色譜-串聯質譜法，鑒定出177個泛素化蛋白，這些蛋白主要集中在調節蛋白翻譯和轉運、代謝和發育過程，暗示代謝和發育路徑的基因表達下調，其中就包括TGFβ受體1 (TGFβ是調節發育的關鍵信號路徑，TGFβ受體1則是該路徑的關鍵控制基因)；最后從多角度證明了TGFβ受體1如何被泛素化、被活化的UPS降解，減少TGFβ發育信號，導致昆蟲腦的發育受阻，降低代謝活性，引起滯育的發生和蛹期生命的延長。這個結果和過去轉錄因子FoxO誘導抗氧化基因表達來降解自由基、引發老年壽命的延長是完全不同，工作的核心創新點就是以昆蟲蛹滯育作為模型，首次揭示了ROS通過FoxO延長中青年期生命的新機制。
圖2. 在滯育開始前，泛素化TGFβRI通過FoxO-Ubc-UPS途徑被降解
2022年11月28日，在美國科學院院刊(PNAS)上在線發表了李文笙教授和徐衛華教授團隊合作的論文，題為“FoxO induces pupal diapause by decreasing TGFβ signaling”。有害生物控制與資源利用國家重點實驗室為第一完成單位，該研究獲得國家基金委重點項目的資助。
