3月19日，前沿交叉學科研究院生物學研究中心程道軍教授課題組在《科學進展》（Science Advances）發表了題為《USP8和Hsp70通過協同促進Fzr蛋白的去泛素化及穩定性來調控核內復制》(USP8 and Hsp70 regulate endoreplication by synergistically promoting Fzr deubiquitination and stabilization）的研究論文。該研究以家蠶絲腺和果蠅唾液腺為模式，發現去泛素化酶USP8與分子伴侶Hsp70協同維持核內復制細胞周期關鍵調控因子Fzr的蛋白穩定性，進而控制核內復制進程和器官大小。

核內復制是一種特殊的細胞周期類型，在動植物中普遍存在。昆蟲中研究最多的是家蠶的絲腺、果蠅的唾液腺和蝗蟲的脂肪體，這些器官的細胞在胚胎期通過有絲分裂進行增殖，進入幼蟲期后轉而發生核內復制，進行多輪DNA復制而不發生胞質分裂，導致染色體多倍化，從而促進細胞和器官的快速生長，并有利于重要功能蛋白的大量合成，如絲腺中的絲蛋白、唾液腺中的膠蛋白和脂肪體中的卵黃原蛋白。Fzr蛋白是核內復制細胞周期進入和維持的關鍵調控因子，功能非常保守，但Fzr蛋白穩定性的維持機制尚不清楚。

本研究在家蠶絲腺和果蠅唾液腺中開展特異性遺傳操作，篩選到通過維持Fzr蛋白穩定性來調控核內復制進程的去泛素化酶USP8。研究發現，USP8基因的敲除或敲降使Fzr蛋白水平降低，并導致腺體變小、細胞內DNA復制受阻、染色體倍數降低、細胞周期相關因子的表達紊亂等異常表型，這些異常表型可被Fzr過表達所挽救。具體作用機制方面，USP8與Fzr發生蛋白互作，從而促進Fzr蛋白去泛素化，最終抑制其發生泛素化降解；分子伴侶Hsp70通過與Fzr蛋白互作來促進Fzr正確折疊，從而增強Fzr與USP8間的互作，并影響核內復制進程。

本研究建立了調控核內復制進程并影響器官大小和功能的USP8-Hsp70-Fzr信號級聯通路，首次揭示了蛋白質去泛素化途徑在核內復制細胞周期維持和多倍體器官生長發育中的關鍵作用，也為理解家蠶絲腺發育及絲蛋白合成的調控機制提供了新的視角。

前沿交叉學科研究院生物學研究中心/西部（重慶）科學城種質創制大科學中心錢文良副教授和博士生研究生張星、袁冬琴為論文共同第一作者，程道軍教授和錢文良副教授為論文共同通訊作者。中心夏慶友教授和山東農業大學周紫章教授對本研究給予指導。本研究得到國家自然科學基金、重慶市技術創新與應用發展專項重點項目、重慶市青年創新人才項目等項目資助。

論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adq9111