清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院Nature子刊報(bào)道昆蟲腸道微生物穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機(jī)制

2017年3月1日，國際微生物學(xué)頂級學(xué)術(shù)期刊《自然 微生物學(xué)》 (Nature Microbiology)以長文 (Article) 的形式在線發(fā)表了“A Mesh-Duox pathway regulates homeostasis in the insect gut (Mesh-Duox信號(hào)通路在調(diào)節(jié)昆蟲腸道穩(wěn)態(tài)中的作用研究)”的學(xué)術(shù)論文 。

該研究首次在重要病媒昆蟲中闡明腸道微生物在非感染條件下維持穩(wěn)態(tài)的分子機(jī)制，隨后利用果蠅模型對發(fā)現(xiàn)的分子機(jī)制進(jìn)行了驗(yàn)證。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院程功研究員為該論文通訊作者，清華大學(xué)生命科學(xué)院高冠軍研究員為本論文共同通訊作者。來自程功研究組的博士后肖小平、龐曉靜、以及來自高冠軍研究組博士研究生楊麗娟為本文的共同第一作者。

埃及伊蚊是登革病毒、寨卡病毒、黃熱病毒的主要傳播媒介。在自然條件下，蚊蟲通過吸取感染宿主的血液獲得病毒感染。含有大量病毒的血液進(jìn)入蚊蟲腸道后，病毒需要克服蚊蟲的中腸屏障 (Midgut barrier) 才能成功進(jìn)入蚊蟲血腔，并在蚊蟲組織中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性感染。中腸屏障是決定蚊蟲對病毒易感性的決定性因素，其中腸道內(nèi)定植的大量微生物菌群是中腸屏障的主要組成部分。當(dāng)病毒通過吸血進(jìn)入蚊蟲腸道后首先與腸道微生物菌群直接接觸。因此，研究并闡明蚊蟲腸道微生物的穩(wěn)態(tài)調(diào)控機(jī)制尤為重要。

昆蟲腸道細(xì)胞通過雙氧化酶Duox產(chǎn)生的活性氧ROS (Reactive oxygen species) 對腸道微生物菌群進(jìn)行調(diào)控，但是Duox系統(tǒng)調(diào)控腸道菌群的分子機(jī)制卻沒有得到有效闡明。在該項(xiàng)研究中，研究者首先利用RNA干擾 (RNAi) 篩選的方法，在埃及伊蚊體內(nèi)鑒定出一種細(xì)胞膜蛋白Mesh在腸道共生菌調(diào)控的過程中起到重要作用，隨后鑒定出Mesh通過Arrestin介導(dǎo)的MAPK JNK/ERK的磷酸化級聯(lián)反應(yīng)，引起雙氧化酶Duox的表達(dá)變化，導(dǎo)致生成的ROS水平變化，最終對腸道共生菌的增殖進(jìn)行調(diào)控。隨后，研究者在果蠅模型中對發(fā)現(xiàn)的分子機(jī)制進(jìn)行了全面驗(yàn)證。該研究揭示了重要病媒昆蟲腸道微生物菌群穩(wěn)態(tài)的調(diào)控機(jī)制。

該研究得到了國家自然基金委“優(yōu)秀青年科學(xué)基金”及面上項(xiàng)目、清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心經(jīng)費(fèi)、英國醫(yī)學(xué)會(huì)“牛頓高級學(xué)者”項(xiàng)目、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及傳染病重大專項(xiàng)的支持。