清華大學醫學院Nature子刊報道昆蟲腸道微生物穩態的調節機制

2017年3月1日，國際微生物學頂級學術期刊《自然 微生物學》 (Nature Microbiology)以長文 (Article) 的形式在線發表了“A Mesh-Duox pathway regulates homeostasis in the insect gut (Mesh-Duox信號通路在調節昆蟲腸道穩態中的作用研究)”的學術論文 。

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態的分子機制，隨后利用果蠅模型對發現的分子機制進行了驗證。清華大學醫學院程功研究員為該論文通訊作者，清華大學生命科學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) 才能成功進入蚊蟲血腔，并在蚊蟲組織中實現系統性感染。中腸屏障是決定蚊蟲對病毒易感性的決定性因素，其中腸道內定植的大量微生物菌群是中腸屏障的主要組成部分。當病毒通過吸血進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態調控機制尤為重要。

昆蟲腸道細胞通過雙氧化酶Duox產生的活性氧ROS (Reactive oxygen species) 對腸道微生物菌群進行調控，但是Duox系統調控腸道菌群的分子機制卻沒有得到有效闡明。在該項研究中，研究者首先利用RNA干擾 (RNAi) 篩選的方法，在埃及伊蚊體內鑒定出一種細胞膜蛋白Mesh在腸道共生菌調控的過程中起到重要作用，隨后鑒定出Mesh通過Arrestin介導的MAPK JNK/ERK的磷酸化級聯反應，引起雙氧化酶Duox的表達變化，導致生成的ROS水平變化，最終對腸道共生菌的增殖進行調控。隨后，研究者在果蠅模型中對發現的分子機制進行了全面驗證。該研究揭示了重要病媒昆蟲腸道微生物菌群穩態的調控機制。

該研究得到了國家自然基金委“優秀青年科學基金”及面上項目、清華-北大生命科學聯合中心經費、英國醫學會“牛頓高級學者”項目、科技部重點研發計劃及傳染病重大專項的支持。