沃爾巴克氏體—微RNA—埃及伊蚊相互作用的研究進(jìn)展

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)庫記錄的數(shù)萬個(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媒傳染病的重要傳播媒介。蟲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)卵供能過程；同時(shí)，miR-1174可通過靶向絲氨酸羥基轉(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，并通過微RNA在抗病毒特性中發(fā)揮重要作用：沃爾巴克氏體通過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通訊員來自湖南師范大學(xué)醫(yī)學(xué)院，研究獲國家自然科學(xué)基金青年基金（81702036）、國家自然科學(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。】