中国农业大学植保学院杜娟教授团队揭示Stuxnet在调控线粒体稳态过程中的新功能

近日，中国农业大学植物保护学院农林生物安全全国重点实验室杜娟教授团队在国际期刊Cell Reports上发表研究论文Stuxnet balances mitochondria homeostasis by regulating uhg5 and parkin。该研究揭示了蛋白质Stuxnet（Stx）协调线粒体稳态的新机制，发现了其调控睡眠行为的重要机理。这一发现是该团队围绕Stx蛋白功能研究的又一重要进展。

在2016年，杜娟等与合作导师在Developmental Cell发表研究，首次揭示了Stx蛋白在发育中的关键作用。研究人员发现Stx能通过不依赖于泛素的蛋白酶体降解途径特异性清除Polycomb（Pc）蛋白，进而调控Pc复合物的活性，影响基因表达和发育进程，这确立了Stx作为表观遗传调控关键蛋白的“分子开关”角色。

Stx作为表观遗传调控关键蛋白模式图

2021年，杜娟教授团队在EMBO Reports上发表文章，进一步拓展了Stx的功能边界。研究发现，在果蝇睡眠调控中枢，Stx通过“Stx-Pc-Octβ2R”信号级联，正向调节章鱼胺受体的表达，从而缓冲章鱼胺对睡眠的过度抑制，首次发现Stx的表观调控功能与昆虫生理过程的紧密联系。

“Stx-Pc-Octβ2R”通路调节睡眠模式图

在前两轮研究的基础上，本次发表在Cell Reports的工作研究首次鉴定出U snoRNA host gene 5（Uhg5）基因作为Stx蛋白的靶标基因，其缺失也会导致果蝇睡眠紊乱。研究人员通过核糖体测序与转录组测序分析发现，Uhg5基因编码产生的小核仁RNA（snoRNAs）能够靶向线粒体基因的转录本，精准调控其翻译效率，影响线粒体功能，从而在睡眠维持中发挥重要作用。

进一步研究表明，Stx蛋白作为上游调控因子，能同时直接结合Uhg5和parkin编码的RNA，其中parkin是线粒体自噬过程的核心调控蛋白。通过GoldCLIP-seq技术与遗传互作实验，研究人员证实了stx、Uhg5与parkin三者之间存在功能上的调控网络，stx的缺失可同时影响Uhg5与parkin 编码的RNA的表达水平。

基于这些发现，研究者提出了一个全新的工作模型：Stx通过协调调控Uhg5（促进线粒体生物合成）和Parkin（促进损伤线粒体清除），动态影响线粒体的生成与周转平衡。本研究不仅深化了对睡眠这一基本生命现象背后细胞能量代谢机制的理解，也标志着对Stx蛋白功能的认知从表观遗传调控、行为调控，深入到了细胞器稳态调控的新层面。

Stx通过协调调控Uhg5与parkin维持线粒体稳态的模式图

中国农业大学植物保护学院赵贤国、杨兴卓和黄圆盛为本文共同第一作者，张一凡、崔相洲为本论文做出了重要贡献，杜娟和张俊争老师为共同通讯作者，该研究得到了国家自然科学基金和中国农业大学2115人才培育发展计划等项目的支持。