文獻(xiàn)題目：A male-pheromone-elevated transcription factor ZNF362.1 in female schistosomes determines sexual maturation

發(fā)表期刊：Science Advances

影響因子：12.5

發(fā)表時間：2026年3月6日

發(fā)表單位：復(fù)旦大學(xué)

藍(lán)景科信提供：DAP-seq技術(shù)服務(wù)

主要研究內(nèi)容

血吸蟲病由血吸蟲感染所致，全球受影響人群超2億，雌性血吸蟲的產(chǎn)卵行為是該病傳播和病理損傷發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。已知雌性血吸蟲的卵巢與卵黃腺成熟依賴雄性分泌的信息素β-丙氨酰-色胺（BATT），但BATT觸發(fā)雌性生殖成熟的下游分子調(diào)控通路此前尚未明確。

本研究解析了BATT調(diào)控雌性生殖成熟的分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子znf362的長異構(gòu)體znf362.1是BATT誘導(dǎo)雌性卵巢和卵黃腺成熟的下游關(guān)鍵調(diào)控因子，該因子在BATT處理后，于卵巢卵母細(xì)胞和卵黃腺S₁細(xì)胞中特異性上調(diào)，且僅調(diào)控生殖干細(xì)胞的分化過程，不影響其增殖。

研究團(tuán)隊通過DAP-seq技術(shù)繪制了ZNF362.1的全基因組結(jié)合圖譜，發(fā)現(xiàn)其DNA結(jié)合域優(yōu)先結(jié)合基因組的內(nèi)含子（40.56%）和遠(yuǎn)端基因間區(qū)（37.80%），僅有9.65%的結(jié)合峰位于啟動子區(qū)域；同時鑒定出六核苷酸“AAAAAA”為其富集度最高的特異性結(jié)合基序。接著通過DAP-seq與RNA-seq聯(lián)合分析，篩選出其直接靶基因為Smp_349410。經(jīng)EMSA、Dual-LUC等進(jìn)一步驗證，ZNF362.1可通過結(jié)合Smp_349410的啟動子直接激活其轉(zhuǎn)錄，而該基因編碼的SmCPEB1通過差異化機(jī)制調(diào)控生殖器官成熟：在卵巢中，通過調(diào)控cyclin B1 mRNA的多聚腺苷酸化促進(jìn)卵母細(xì)胞減數(shù)分裂；在卵黃腺中，則通過不依賴cyclin B1的通路驅(qū)動S₁細(xì)胞分化。

本研究由此系統(tǒng)闡明了“BATT-ZNF362.1-cpeb1”信號軸調(diào)控雌蟲性成熟的分子機(jī)制，并揭示了CPEB1在卵巢與卵黃腺中的差異化調(diào)控路徑。這一發(fā)現(xiàn)為理解血吸蟲的生殖調(diào)控機(jī)制提供了全新視角，也為研發(fā)阻斷蟲卵傳播的血吸蟲病干預(yù)策略提供了重要的理論支撐與潛在分子靶點。

圖1. BATT誘導(dǎo)的znf362調(diào)控未交配雌性血吸蟲的性成熟過程。（A）RNA-seq分析顯示，未交配雌蟲中有9個基因在交配后第3天受雄性信息素誘導(dǎo)表達(dá)上調(diào)。[B]與[A]比較用于鑒定與可產(chǎn)生BATT的對照雄蟲配對后，未交配雌蟲中表達(dá)上調(diào)的基因；與之相對，[D]與[A]比較則揭示了與BATT缺陷型雄蟲（gli1敲低雄蟲，喪失BATT合成能力）配對后，未交配雌蟲中上調(diào)的基因。n=3。（B）光學(xué)顯微鏡觀察未交配雌蟲在體外經(jīng)對照組或Smp_169260-RNAi處理10天后的形態(tài)學(xué)特征及產(chǎn)卵情況。左圖：dsRNA處理流程示意圖；中圖：蟲體整體形態(tài)（標(biāo)尺，1 mm）；右圖：蟲卵形態(tài)（標(biāo)尺，200 μm）。n=3。（C）RNAi處理10天后未交配雌蟲中Smp_169260敲除的qPCR檢測結(jié)果。n=3。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（mean±SD）表示，****P<0.0001。（D）經(jīng)對照或Smp_169260-RNAi處理10天后，未交配雌蟲卵黃腺和卵巢Fast Blue BB及DAPI染色結(jié)果。成熟卵黃腺經(jīng)Fast Blue BB染色呈紅棕色（左圖）。在卵巢中（右圖），未成熟卵母細(xì)胞（IO）表現(xiàn)為染色質(zhì)致密、DAPI強熒光區(qū)域，而成熟卵母細(xì)胞（MO）染色較淺且細(xì)胞體積更大。n=3。標(biāo)尺，100 μm。（E）經(jīng)對照組或Smp_169260dsRNA處理7天后，卵巢及卵黃腺中增殖細(xì)胞的EdU標(biāo)記情況。EdU陽性細(xì)胞呈品紅色，細(xì)胞核用DAPI復(fù)染呈藍(lán)色。卵巢區(qū)域用黃色虛線標(biāo)注。n=3。標(biāo)尺，100 μm。（C） 采用獨立樣本Student’st檢驗。

圖2. 最長轉(zhuǎn)錄本亞型znf362.1對未交配雌性血吸蟲的生殖發(fā)育至關(guān)重要。（A）光學(xué)顯微鏡觀察經(jīng)對照組或znf362.1 dsRNA體外處理10天后未交配雌蟲的形態(tài)學(xué)特征及產(chǎn)卵情況。n=3。比例尺：蟲體整體形態(tài)1 mm；蟲卵形態(tài)200 μm。（B）RNAi處理10天后znf362.1敲除的qPCR檢測結(jié)果n=3。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。***P<0.001。（C）經(jīng)對照組與znf362.1-RNAi處理10天后，未交配雌蟲卵黃腺和卵巢的Fast Blue BB與DAPI染色結(jié)果。卵黃腺Fast Blue BB染色（左圖）；右側(cè)為卵巢DAPI染色（右圖）。n=3。比例尺100 μm。（D）經(jīng)對照組與znf362.1 dsRNA處理7天后，卵巢和卵黃腺中增殖細(xì)胞的EdU標(biāo)記情況。EdU陽性細(xì)胞呈品紅色，細(xì)胞核經(jīng)DAPI復(fù)染呈藍(lán)色。卵巢區(qū)域用黃色虛線標(biāo)注。n=3。比例尺100 μm。（E）BATT誘導(dǎo)后D0至D6期間znf362.1轉(zhuǎn)錄和蛋白水平定量分析。黑色和紅色虛線代表轉(zhuǎn)錄水平，藍(lán)色實線代表蛋白豐度。n=3～4。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。（F）雌蟲6天RNAi處理實驗設(shè)計示意圖。（G）對照組與RNAi處理組D0至D6期間znf362.1轉(zhuǎn)錄水平qPCR定量結(jié)果（*P=0.03）。n=3。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。（H）通過基于DIA的定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析測定的對照組與znf362.1-RNAi組在D6時間點的ZNF362.1蛋白豐度（****P<0.0001）。n=4。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。（B）、（E）、（G）和（H）均采用非配對Student’s t檢驗。

圖3. znf362.1基因表達(dá)譜及其響應(yīng)BATT刺激的單細(xì)胞動態(tài)變化。（A） WISH顯示未交配雌蟲、在A169培養(yǎng)基中經(jīng)BATT誘導(dǎo)6天的未交配雌蟲及成蟲雌蟲中znf362.1的表達(dá)情況。紫色染色標(biāo)記mRNA定位。比例尺100 μm。圖像具有代表性，n＞12條蟲體，來自3次生物學(xué)重復(fù)。（B）FISH顯示未交配雌蟲卵巢與卵黃腺、成蟲雌蟲卵巢中znf362.1的表達(dá)情況。比例尺50 μm。圖像具有代表性，n＞12條蟲體，來自3次生物學(xué)重復(fù)。（C）基于已鑒定的細(xì)胞類型標(biāo)記基因?qū)ξ唇慌浯葡xscRNA-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析的UMAP圖。（D）對照組與BATT處理組中znf362.1表達(dá)的單細(xì)胞分辨率分析。左圖：UMAP圖展示znf362.1的相對表達(dá)水平，紅色表示表達(dá)量更高；右圖：第2天對照組與BATT處理組間不同細(xì)胞類型中znf362.1表達(dá)量的定量比較。n=3。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示（*P.adj＜0.05）。

圖4. Smp_349410作為ZNF362.1的潛在下游靶標(biāo)參與雌蟲性成熟過程。（A）基于DAP-seq結(jié)果預(yù)測的ZNF362.1結(jié)合概率最高的DNA結(jié)合基序。（B）韋恩圖展示三組基因的交集：BATT處理8天后表達(dá)上調(diào)的基因、znf362.1 RNAi處理6天后表達(dá)下調(diào)的基因，以及經(jīng)DAP-seq鑒定的、啟動子區(qū)域可被ZNF362.1 DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域（DBD）結(jié)合的基因。（C）經(jīng)對照組或Smp_349410 dsRNA處理21天（自第7天開始BATT誘導(dǎo)）后，光學(xué)顯微鏡觀察未交配雌蟲的形態(tài)學(xué)特征及產(chǎn)卵情況。n=3。比例尺：蟲體整體形態(tài)1 mm；蟲卵形態(tài)200 μm。（D）RNAi處理21天（自第7天開始BATT誘導(dǎo)）后未交配雌蟲中Smp_349410敲低的qPCR檢測結(jié)果。n=3。數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。****P<0.0001。(E)經(jīng)對照組與Smp_349410-RNAi處理21天（自第7天開始BATT誘導(dǎo)）后未交配雌蟲卵黃腺和卵巢的Fast Blue BB與DAPI染色結(jié)果。卵黃腺Fast Blue BB染色（左圖）；卵巢DAPI染色（右圖）。n=3。比例尺100 μm。（F）經(jīng)對照組或Smp_349410 dsRNA處理7天后，卵巢和卵黃腺中增殖細(xì)胞的EdU標(biāo)記情況。EdU陽性細(xì)胞呈品紅色，細(xì)胞核經(jīng)DAPI復(fù)染呈藍(lán)色。卵巢區(qū)域用黃色虛線標(biāo)注。n=3。比例尺100 μm。(D)采用非配對Student’s t檢驗。

圖5. Smp_349410是血吸蟲ZNF362.1的直接轉(zhuǎn)錄靶基因。（A）qPCR定量檢測對照組與BATT誘導(dǎo)條件下，未交配雌蟲D0～D6 Smp_349410的轉(zhuǎn)錄水平。n=3。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。**P<0.01。（B）BATT誘導(dǎo)條件下，qPCR定量檢測對照組與Smp_349410-RNAi組未交配雌蟲0～6天Smp_349410的轉(zhuǎn)錄水平。n=3。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。**P<0.01。（C）IGV展示DAP-seq在Smp_349410基因位點的覆蓋度。軌跡圖展示了兩個技術(shù)重復(fù)及一個input對照樣本中，比對至曼氏血吸蟲參考基因組（版本10）的reads。y軸表示單堿基reads覆蓋度。啟動子區(qū)域以黃色方框標(biāo)注。（D）EMSA驗證ZNF362.1與Smp_349410啟動子基序的結(jié)合。泳道1：僅FAM標(biāo)記探針（無蛋白）；泳道2：FAM標(biāo)記探針與ZNF362.1 DBD共孵育；泳道3：加入100倍摩爾過量的未標(biāo)記探針進(jìn)行競爭結(jié)合。（E）雙熒光素酶報告基因?qū)嶒烌炞CZNF362.1 DBD對Smp_349410啟動子的轉(zhuǎn)錄激活作用。NC1（陰性對照1）：空載pcDNA3.1載體+含Smp_349410啟動子的報告質(zhì)粒；NC2（陰性對照2）：ZNF362.1 DBD表達(dá)質(zhì)粒+不含Smp_349410啟動子的報告質(zhì)粒；ZNF362.1 DBD：含Smp_349410啟動子的ZNF362.1 DBD-VP64-NLS表達(dá)質(zhì)粒+報告質(zhì)粒。GLI1 DBD：GLI1 DBD-VP64-NLS表達(dá)質(zhì)粒+含Smp_349410啟動子的報告基因載體。n=3。數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。****P<0.0001。（A）、（B）和（E）采用非配對Student‘s t檢驗。

圖6. Smp_349410在雌性血吸蟲生殖腺中特異性表達(dá)。（A）WISH顯示Smp_349410 在未交配雌蟲、在A169中經(jīng)BATT處理6天的未交配雌蟲及成蟲雌蟲中的表達(dá)情況。紫色染色標(biāo)記mRNA定位。比例尺100 μm。代表性圖像來自3次生物學(xué)重復(fù)，n＞12條蟲體。（B）FISH顯示Smp_349410在未交配雌蟲卵巢及卵黃腺、成蟲雌蟲卵巢中的表達(dá)情況。比例尺50 μm。代表性圖像來自3次生物學(xué)重復(fù)，n＞12條蟲體。（C）對照組與BATT處理組中Smp_349410表達(dá)的單細(xì)胞分辨率分析。左圖：UMAP圖展示Smp_349410的平均表達(dá)水平，紅色表示表達(dá)量更高；右圖：D2對照組與BATT處理組間不同細(xì)胞類型中Smp_349410表達(dá)量的定量比較。n=3。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示（*P.adj＜0.05）。（D）基于已鑒定的細(xì)胞類型標(biāo)記基因?qū)Τ赡甏葡x生殖系scRNA-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析的UMAP圖。（E）成年雌蟲生殖系中Smp_349410表達(dá)的UMAP圖，紅色表示表達(dá)水平更高。

圖7. Cpeb1在雌性血吸蟲生殖發(fā)育過程中調(diào)控cyclin B1 mRNA多聚腺苷酸化。（A）經(jīng)對照組、ccnb1或cdk1 dsRNA處理19天后（自D7開始BATT誘導(dǎo)），雌蟲卵黃腺和卵巢的Fast Blue BB和DAPI染色結(jié)果。卵黃腺Fast Blue BB染色（左圖）；卵巢DAPI染色（右圖）。n=3。比例尺：100 μm。（B）經(jīng)對照組、ccnb1或cdk1 dsRNA處理7天后，卵巢和卵黃腺中增殖細(xì)胞的EdU標(biāo)記情況。EdU陽性細(xì)胞呈品紅色；細(xì)胞核經(jīng)DAPI（藍(lán)色）復(fù)染。卵巢區(qū)域用黃色虛線標(biāo)出。n=3。比例尺：100 μm。（C)用于RNA提取的體組織、卵巢及卵黃腺解剖示意圖；方框區(qū)域為從雌蟲中切取的組織部位。（D）基于PCR分析cyclin B1 mRNA多聚腺苷酸尾（poly(A)）長度的實驗示意圖。Poly(A)PCR擴(kuò)增poly(A)區(qū)域（A）；基因特異性PCR靶向3'UTR區(qū)域（S）用于比對。尾長計算公式為A?S?30[S=113 bp；30為反向引物至poly(A)起始位點的距離]。（E）未交配雌蟲、BATT誘導(dǎo)對照RNAi雌蟲及BATT誘導(dǎo)cpeb1 RNAi雌蟲的體組織、卵巢和卵黃腺中cyclin B1 mRNA的poly(A)尾分析。A：poly(A)尾PCR產(chǎn)物；S：基因特異性PCR產(chǎn)物；M：100 bpDNA分子量標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)灰度分析后根據(jù)峰頂點（箭頭）估算相對poly(A)尾長度。n=3。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。**P<0.01，*P<0.05。（E）采用非配對Student’s t 檢驗。

圖8. ZNF362.1介導(dǎo)曼氏雌性血吸蟲響應(yīng)雄蟲來源BATT信號調(diào)控性發(fā)育的轉(zhuǎn)錄調(diào)控模式圖。在未交配雌蟲中，卵巢與卵黃腺的分化處于停滯狀態(tài)，卵巢發(fā)育阻滯于生殖干細(xì)胞（GSC）子代階段，卵黃腺發(fā)育阻滯于S₁細(xì)胞階段。雌雄配對后，雄蟲來源的信息素BATT誘導(dǎo)雌蟲中轉(zhuǎn)錄因子znf362.1表達(dá)上調(diào)。ZNF362.1隨后在卵巢和卵黃腺中均激活cpeb1的轉(zhuǎn)錄。在卵巢中，CPEB1水平升高可增強減數(shù)分裂關(guān)鍵調(diào)控因子cyclin B1 mRNA的多聚腺苷酸化，進(jìn)而促進(jìn)卵母細(xì)胞成熟。在卵黃腺中，CPEB1通過一條似乎不依賴cyclin B1 mRNA多聚腺苷酸化的通路調(diào)控增殖態(tài)S₁細(xì)胞的分化進(jìn)程。