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Nat Commun:清华大学程功研究组揭示蚊虫对病毒易感的分子机理

摘要 : 2017年11月2日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communication》杂志在线发表了清华大学医学院程功研究组和中国疾病预防控制中心梁国栋研究员、军事医学科学院赵彤言研究员、美国纽约医学院的王朋华教授合作的题为《蚊媒通过吸血激活gama-氨基丁酸能系统辅助病毒在蚊虫体内的感染》(Blood meal acquisition enhances arbovirus replication in mosquitoes through activation of the GABAer

2017年11月2日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communication》杂志在线发表了清华大学医学院程功研究组和中国疾病预防控制中心梁国栋研究员、军事医学科学院赵彤言研究员、美国纽约医学院的王朋华教授合作的题为《蚊媒通过吸血激活gama-氨基丁酸能系统辅助病毒在蚊虫体内的感染》(Blood meal acquisition enhances arbovirus replication in mosquitoes through activation of the GABAergic system)的论文,论文揭示了Gama-氨基丁酸(GABA)信号通路是多种蚊媒病毒感染蚊虫的共用感染辅助机制。博士生朱毅斌为本文第一作者,医学院程功为本文的通讯作者。

在自然界中,蚊子是数百种烈性人类病毒的携带者和传播者。近年来多种新发及再发蚊媒传染病,例如登革热、寨卡热、西尼罗脑炎等均由蚊子传播并导致每年数亿人感染,数百万人死亡,对人类及全球公共卫生安全带来严重威胁。由于蚊子可以高效率携带和传播不同种类的数百种病毒,因此人们普遍认为蚊子已经进化出了特异性的分子机制辅助病毒在体内的感染。但是到目前为止,对于“为什么蚊虫对病毒普遍易感”这个重要的科学问题还没有得到有效的回答。

蚊媒病毒在“宿主-蚊”之间传播循环。蚊虫可以通过吸血过程从感染宿主的血液中吸取病毒,并获得感染(图1)。在该项研究中,程功研究组首先利用登革病毒(Dengue virus、黄病毒属)、乙型脑炎病毒(Japanese Encephalitis virus、黄病毒属)、辛得比斯病毒(Sindbis virus、甲病毒属)、赛姆利基森林病毒(Semliki Forest virus、甲病毒属)、巴泰病毒(Batai virus、正布尼亚病毒属)、Tahyna病毒(Tahyna virus、正布尼亚病毒属)六种烈性蚊媒病毒和埃及伊蚊作为研究模型,通过RNA-Seq深度测序及功能学分析,鉴定出Gama-氨基丁酸信号通路是多种蚊媒病毒感染蚊虫的共用感染辅助机制。

众所周知,蚊虫通过吸食感染宿主的血液获取病毒。宿主的血液蛋白在肠道中会被降解成单个的氨基酸便于蚊虫吸收,而降解产生的谷氨酸 (氨基酸的一种) 是Gama-氨基丁酸的重要原料。由于吸血及蛋白消化过程产生的谷氨酸可以被肠道细胞的谷氨酸脱羧酶(Glutamic Acid Decarboxylase)转化成Gama-氨基丁酸,随后激活Gama-氨基丁酸信号通路,通过抑制蚊虫免疫反应,大幅提高不同种类病毒感染蚊虫的效率(图2)。该项研究阐明了一种辅助多种蚊媒病毒的广谱感染机制在蚊虫体内的感染过程,为深入理解“病毒-蚊媒”之间互作关系提供了新的理论基础。

图1. 蚊媒病毒在“宿主-蚊”之间传播循环

图2. gama-氨基丁酸能的系统辅助蚊媒病毒在蚊虫体内感染

原文链接:

Blood meal acquisition enhances arbovirus replication in mosquitoes through activation of the GABAergic system

原文摘要:

Mosquitoes are hematophagous insects that carry-on and transmit many human viruses. However, little information is available regarding the common mechanisms underlying the infection of mosquitoes by these viruses. In this study, we reveal that the hematophagous nature of mosquitoes contributes to arboviral infection after a blood meal, which suppresses antiviral innate immunity by activating the GABAergic pathway. dsRNA-mediated interruption of the GABA signaling and blockage of the GABAA receptor by the specific inhibitors both significantly impaired arbovirus replication. Consistently, inoculation of GABA enhanced arboviral infection, indicating that GABA signaling facilitates the arboviral infection of mosquitoes. The ingestion of blood by mosquitoes resulted in robust GABA production from glutamic acid derived from blood protein digestion. The oral introduction of glutamic acid increased virus acquisition by mosquitoes via activation of the GABAergic system. Our study reveals that blood meals enhance arbovirus replication in mosquitoes through activation of the GABAergic system.

来源: Nature Communications 浏览次数:0

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