寒冷、黑暗与饥饿：长达八个月冬眠期中的动态转录调控

外温动物的长期冬眠（brumation）界定了许多温带爬行动物的年度生活周期，然而，支撑其在数月低温与停食状态下存活的转录调控机制仍知之甚少。我们对雄性红侧袜带蛇（Thamnophis sirtalis parietalis）肝脏和睾丸进行了时间分辨转录组分析，采样覆盖八个月冬眠周期中的五个时间点：冬眠前、冬眠早期、中期、晚期，以及苏醒后但持续停食状态。采用时间序列负二项回归（maSigPro）并结合基因集富集分析，鉴定出肝脏中3,715个转录本和睾丸中5,828个转录本具有显著的时间表达结构，并可归纳为五种总体时间模式：持续下调、下调后于苏醒期恢复、持续上调、冬眠特异性上调以及周期性调节。肝脏在持续低温条件下表现出脂肪酸动员酶（ATGL、FOXO1、PPAR、CPT1A）和糖异生调控因子（CREBBP、PCK1）的协同上调。此外，低温条件下的转录活性提示其代谢可能转向肝脏脂质动员以及丙氨酸支持的糖异生。睾丸则表现出减数分裂、生殖及DNA代谢相关基因集的持续性抑制，且在苏醒时未能完全恢复，这与该物种生殖周期的解耦模式一致。两种组织均显示出应激反应通路的协同上调，涉及热休克蛋白、HIF1以及基于谷胱甘肽的抗氧化防御。值得注意的是，在冬眠晚期，雄性肝脏中有三个卵黄蛋白原转录本以及与偏向雌二醇类固醇代谢相关的17β-羟类固醇脱氢酶发生上调，而这在成年雄性的自然生理状态下并不符合预期。总体而言，这些数据支持这样一个框架：与温度和饥饿相关的转录程序共同促进了有鳞类动物中已记录到的持续时间最长且温度最低的冬眠之一的存活。

变温动物的长期冬季休眠（brumation）构成了许多温带爬行动物的年度周期，但支持其在数月低温和禁食条件下生存的转录调控机制仍知之甚少。我们对雄性红侧袜带蛇（Thamnophis sirtalis parietalis）的肝脏和睾丸进行了时间分辨的转录组分析，覆盖八个月休眠周期中的五个时间点：休眠前、休眠早期、中期和晚期，以及在持续禁食条件下觉醒后。基于时间过程的负二项回归（maSigPro）结合基因集富集分析，鉴定出肝脏中3,715个、睾丸中5,828个在时间上具有显著表达结构的转录本，并将其归纳为五种总体时间模式：持续下调、下调后觉醒恢复、持续上调、休眠特异性上调以及周期性调节。肝脏中脂肪酸动员酶（ATGL、FOXO1、PPAR、CPT1A）和糖异生调控因子（CREBBP、PCK1）协同上调，并与持续低温状态相一致。此外，低温下的转录活性提示肝脏脂质动员及丙氨酸支持的糖异生发生了转变。睾丸中减数分裂、生殖和DNA代谢相关基因集持续受抑，且在觉醒时未能完全恢复，这与该物种的生殖解耦模式一致。两种组织均显示出涉及热休克蛋白、HIF1以及谷胱甘肽抗氧化防御的应激反应通路协同上调。有趣的是，三个卵黄蛋白原转录本以及与偏向雌二醇的类固醇代谢相关的17β-羟类固醇脱氢酶在雄性肝脏的休眠晚期上调，这与成年雄性自然生理状态下的预期并不一致。总体而言，这些数据支持这样一种框架：与温度和饥饿相关的转录程序共同促进了已记录的蛇形目动物中持续时间最长、温度最低的冬季休眠之一的生存。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.11.731677v1?rss=1

🏷️ 冬眠转录组 时间序列表达 代谢重编程 睾丸抑制 应激响应