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        沃爾巴克氏體—微RNA—埃及伊蚊相互作用的研究進(jìn)展

        2019-07-14 06:14:41劉銀玥潘曉玲
        科學(xué)中國(guó)人 2019年18期
        關(guān)鍵詞:伊蚊爾巴宿主

        特約通訊員 劉銀玥 潘曉玲

        沃爾巴克氏體是廣泛存在于節(jié)肢動(dòng)物中經(jīng)卵傳遞的革蘭陰性胞內(nèi)共生菌,因介導(dǎo)蚊媒宿主的細(xì)胞質(zhì)不相容性和顯著的抗病原體特性,可為蚊媒疾病控制提供新型應(yīng)用策略。

        湖南師范大學(xué)醫(yī)學(xué)院劉銀玥等人提出沃爾巴克氏體可通過(guò)微RNA促進(jìn)其與埃及伊蚊的共生,并調(diào)控埃及伊蚊重要生理功能,尤其是抗病毒特性,相關(guān)研究為沃爾巴克氏體在蟲(chóng)媒疾病的預(yù)防控制應(yīng)用提供了表觀遺傳學(xué)新靶點(diǎn),還可為農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)防治等領(lǐng)域提供借鑒性研究思路和理論基礎(chǔ)。

        目前研究報(bào)道沃爾巴克氏體可調(diào)控埃及伊蚊微RNA(microRNA)的表達(dá)譜。微RNA是長(zhǎng)約22個(gè)核苷酸的內(nèi)源性非編碼小RNA分子,能在轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)靶基因mRNA的表達(dá)。微RNA參與埃及伊蚊的細(xì)胞分化、增殖、發(fā)育、吸血、繁殖等多種生理過(guò)程,并在沃爾巴克氏體介宿主抗病毒特性中發(fā)揮重要調(diào)控作用。據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),微RNA是表觀遺傳學(xué)研究中的關(guān)注焦點(diǎn)。目前,miRBase數(shù)據(jù)庫(kù)記錄的數(shù)萬(wàn)個(gè)源自動(dòng)物、植物和微生物的微RNA中,有156個(gè)埃及伊蚊源miRNA。

        埃及伊蚊是登革熱、黃熱病、基孔肯亞病和寨卡病等蟲(chóng)媒傳染病的重要傳播媒介。蟲(chóng)媒傳染病每年引起約390,000,000例感染,其中約100,000,000例為顯性感染,故控制埃及伊蚊是預(yù)防蟲(chóng)媒傳染病的重要環(huán)節(jié)之一。研究報(bào)道微RNA在伊蚊的吸血、發(fā)育、繁殖和新陳代謝中均發(fā)揮至關(guān)重要的作用:miR-1890通過(guò)保幼激素調(diào)控的絲氨酸蛋白酶JHA15靶基因,影響埃及伊蚊吸血相關(guān)的生理功能;在吸血后的生殖營(yíng)養(yǎng)周期,體內(nèi)功能實(shí)驗(yàn)證實(shí)miR-277直接靶向結(jié)合類胰島素多肽ilp7和ilp8,調(diào)控雌蚊吸血后卵巢發(fā)育、產(chǎn)卵供能過(guò)程;同時(shí),miR-1174可通過(guò)靶向絲氨酸羥基轉(zhuǎn)移酶 (SHMT)基因,調(diào)控埃及伊蚊的糖原吸收、排泄、血餐吸收和卵發(fā)育及成熟;在吸血后產(chǎn)卵過(guò)程中,研究探明miR-309可時(shí)序性調(diào)控SIX4基因表達(dá),避免吸血后雌蚊卵泡發(fā)育障礙;miR-275不僅在雌蚊血液消化及卵發(fā)育中發(fā)揮重要作用,并且正向調(diào)控肌漿網(wǎng)鈣ATP酶,對(duì)維持蚊腸(消化和免疫組織)功能起著關(guān)鍵作用。由此提示微RNA在埃及伊蚊生長(zhǎng)繁殖多個(gè)重要節(jié)點(diǎn)具有抑蚊滅蚊的應(yīng)用潛力,可為有效控制埃及伊蚊提供表觀遺傳學(xué)新靶點(diǎn)。

        值得關(guān)注的是,微RNA在沃爾巴克氏體—埃及伊蚊相互作用中也發(fā)揮重要作用。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,沃爾巴克氏體在尖音庫(kù)蚊的生殖組織中被首次發(fā)現(xiàn),是廣泛存在于節(jié)肢動(dòng)物和線蟲(chóng)體內(nèi)、經(jīng)卵傳遞的革蘭陰性胞內(nèi)共生菌。目前共生菌—蚊媒宿主相互作用是研究的熱點(diǎn),沃爾巴克氏體可借助微RNA促進(jìn)其在宿主中的穩(wěn)定共生:研究發(fā)現(xiàn)沃爾巴克氏體可上調(diào)埃及伊蚊miR-2940和miR-12的豐度,在miR-2940正向調(diào)控金屬蛋白酶(m41 ftsh)基因和精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶基因(AaArgM1-8),以及miR-12負(fù)向調(diào)控MCM6和MCT1基因的作用下,宿主中沃爾巴克氏體的感染滴度顯著增高。

        沃爾巴克氏體還利用微RNA調(diào)控伊蚊宿主多種生理功能,并通過(guò)微RNA在抗病毒特性中發(fā)揮重要作用:沃爾巴克氏體通過(guò)miR-981調(diào)控輸入蛋白β-4基因,促進(jìn)AGO1蛋白(微RNA功能的關(guān)鍵調(diào)控蛋白)在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)間的轉(zhuǎn)運(yùn)及分布;同時(shí),沃爾巴克氏體還借助上調(diào)的miR-2940負(fù)向調(diào)控甲基轉(zhuǎn)移酶AaDnmt2基因,抑制登革病毒在宿主中復(fù)制增殖。更有趣的是,沃爾巴克氏體編碼的微RNA(WsnRNA-46和WsnRNA-59)特異性調(diào)控其自身基因,亦可被分泌到宿主細(xì)胞中調(diào)控埃及伊蚊宿主動(dòng)力蛋白重鏈mRNA的表達(dá),在內(nèi)共生體與宿主之間的跨物種交流中起核心作用。由此提示,沃爾巴克氏體可利用微RNA多途徑促進(jìn)其與埃及伊蚊的共生,并介導(dǎo)宿主抗病原體的特性?!颈疚奶丶s通訊員來(lái)自湖南師范大學(xué)醫(yī)學(xué)院,研究獲國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金(81702036)、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(81873967)、湖南省杰出青年基金(2019JJ20013)、湖湘高層次聚集工程“創(chuàng)新優(yōu)秀青年人才”項(xiàng)目(2018RS3068)、湖南省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(S201910542039)資助?!?/p>

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