期刊：Cell Reports

2. 絲腺細胞在絲蛋白合成過程中的功能動態(tài)變化
通過偽時間軌跡分析發(fā)現(xiàn)，絲腺細胞在幼蟲末期經(jīng)歷了三個分支和七個細胞狀態(tài)。在L4M和L5D1階段，細胞狀態(tài)以1、2和7為主，而在L5D3階段，細胞狀態(tài)3和4顯著增加，表明這是絲蛋白高效合成的重要轉(zhuǎn)折點。在L5D3階段，絲蛋白基因（如fibH, fibL, P25, Ser1, 和 Ser3）的表達顯著增加，而Ser2和MBF2的表達下降，表明絲蛋白合成從抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S狀態(tài)。
 

3. 絲蛋白合成的調(diào)控網(wǎng)絡和細胞間通訊
研究者識別了687個轉(zhuǎn)錄因子（TFs），其中177個在細胞類型特異性或普遍性表達中較高水平。通過差異表達轉(zhuǎn)錄因子（DETFs）分析，發(fā)現(xiàn)TFs在每個發(fā)育階段對絲蛋白基因的調(diào)控具有明顯的時間差異。

在FBSs、CSSs和NCSs中，特定TFs（如Dimm、FOXO、VSX2、CrebA和Xbp1）對絲蛋白基因具有顯著的調(diào)控作用。通過CelIPhoneDB分析發(fā)現(xiàn)，細胞間通訊在L5D3階段的MSG/PSG細胞中最為頻繁，特別是HMSs與其他細胞類型之間的通訊，表明細胞間通訊在絲蛋白大規(guī)模合成過程中起到重要作用。
 

4. 與絲腺內(nèi)復制相關的細胞周期基因
研究發(fā)現(xiàn)，絲腺細胞在幼蟲末期通過內(nèi)復制過程獲得高度分支的細胞核，這是合成絲蛋白所必需的。CDK抑制劑（CKI）基因在絲腺細胞中高度表達，表明細胞生長受到抑制。特別是CycG和CycT這兩個細胞周期蛋白在MSG/PSG細胞類型中普遍表達，可能作為絲腺內(nèi)復制周期的核心調(diào)控因子。
 

5. 蛻皮激素受體在絲腺內(nèi)復制中的不可或缺作用
研究發(fā)現(xiàn)，蛻皮激素受體（EcR）和超螺旋蛋白（USP）在幾乎所有絲腺細胞類型中普遍且相對高度表達。通過轉(zhuǎn)基因過表達實驗，發(fā)現(xiàn)USP的過表達導致絲腺細胞數(shù)量顯著減少和絲腺退化，特別是幼蟲末期。過表達USP的PSG中，許多細胞周期相關基因顯著上調(diào)或下調(diào)，表明USP在絲腺發(fā)育和內(nèi)復制過程中起到關鍵的調(diào)控作用。
 

研究總結(jié)
本研究通過snRNA-seq和ST技術，系統(tǒng)地描繪了家蠶在幼蟲末期絲腺細胞的時空分布和功能動態(tài)變化。研究揭示了絲腺細胞類型及其在絲蛋白合成中的角色，闡明了細胞狀態(tài)轉(zhuǎn)變、調(diào)控網(wǎng)絡和細胞間通訊在高效絲蛋白合成中的作用，并強調(diào)了蛻皮激素受體（尤其是超螺旋蛋白）在絲腺內(nèi)復制中的不可或缺作用。這些發(fā)現(xiàn)為理解蠶絲腺的分子機制提供了重要參考，并為開發(fā)可持續(xù)的天然絲蛋白產(chǎn)品提供了新的視角。

原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.114460