近期，来自山西大学、中国科学院动物研究所和中国科学院北京生命科学研究院的研究人员，在国际著名遗传学期刊《PLOS Genetics》上在线发表了一项题为“miR-71 and miR-263 Jointly Regulate Target Genes Chitin synthase and Chitinase to Control Locust Molting”的研究成果。该研究揭示了两个微小RNA（miRNA）——miR-71和miR-263——通过靶向几丁质合成酶基因CHS1和几丁质酶基因CHT10，协同调控蝗虫蜕皮过程的分子机制。中国科学院动物研究所的康乐院士和山西大学的张建珍博士为本文的共同通讯作者。

蜕皮是昆虫生长发育的关键过程，涉及旧表皮的脱落和新表皮的形成。几丁质作为表皮角质层的重要组成成分，在维持昆虫形态和蜕皮过程中发挥关键作用。由于几丁质不存在于植物和脊椎动物中，昆虫的生长和发育严格依赖于几丁质的生物合成与降解，因此几丁质代谢成为开发安全有效杀虫剂的重要靶标。

飞蝗（Locusta migratoria）是一种世界性农业害虫，其生命周期经历五个若虫期和一次成虫期，每次蜕皮都受激素精确调控。几丁质介导的蜕皮过程主要依赖于两个关键酶：几丁质合成酶（CHS）和几丁质酶（CHT），它们受蜕皮激素20-羟基蜕皮酮（20E）和保幼激素的调节。在昆虫中，CHS是几丁质合成的限速酶，也是杀虫剂的特定靶标。从飞蝗中克隆的LmCHS1基因在蜕皮期表皮中特异性表达，敲除该基因会导致若虫蜕皮失败或异常。另一个旁系同源基因LmCHS2则参与围食膜基质的几丁质合成。几丁质酶负责降解几丁质，其中TcCHT10在幼虫蜕皮中至关重要，而CHT5和CHT7则在成虫中发挥作用。值得注意的是，CHS1和CHT10在蝗虫每个若虫期末期（蜕皮前）的转录水平会急剧升高随后下降，提示这两个酶在蜕皮过程中受到精确调控，但其分子机制尚不明确。

miRNA是一类长约22个核苷酸的非编码RNA，通过结合靶mRNA的3'UTR或编码区，导致翻译抑制或mRNA降解，从而在转录后水平调控基因表达。近年研究表明，miRNA在昆虫蜕皮中发挥重要作用。例如，miR-8-5p和miR-2a-3p通过负调控几丁质生物合成途径中的膜结合海藻糖酶和乙酰葡糖胺磷酸变位酶，导致褐飞虱存活率下降和蜕皮缺陷。此外，miR-2缺失会上调kr-h1 mRNA，引起果蝇变态异常；let-7和miR-125突变则导致果蝇变态时间错乱。该研究团队此前发现，抑制Dicer-1（miRNA生物合成关键酶）可诱导蝗虫蜕皮缺陷，提示miRNA对蜕皮至关重要，但其具体机制仍不清楚。

在本研究中，研究人员通过小RNA转录组测序，鉴定了飞蝗体壁中表达的miRNA，并发现miR-71和miR-263直接靶向CHS1和CHT10。实验证实，这两个miRNA通过抑制CHS1和CHT10的表达，调节几丁质代谢，从而确保蝗虫成功蜕皮。该研究首次揭示了miRNA通过平衡CHS1和CHT10依赖的几丁质代谢来调控蜕皮的分子机制，为开发基于RNA干扰的害虫防治策略提供了新靶点。