白纹伊蚊对基孔肯雅病毒感染时空免疫应答的动态图谱与传播调控机制研究

【字体: 时间:2025年10月04日 来源:PLOS Pathogens 4.9

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  本综述系统解析了白纹伊蚊(Ae. albopictus)在基孔肯雅病毒(CHIKV)感染不同阶段的时空免疫调控网络。研究发现,病毒感染早期(1 dpi)中肠优先激活RNA干扰(RNAi)、泛素化(ubiquitination)及自噬通路,而晚期(5 dpi)血淋巴中显著上调酚氧化酶原(PPO)级联、富含亮氨酸重复序列(LRR)蛋白和抗菌肽(AMPs,如holotricin)。该研究为理解蚊媒病毒传播能力(vector competence)提供了关键分子靶点,对发展新型虫媒病毒防控策略具有重要启示。

  
实验设计与样本策略
本研究聚焦白纹伊蚊感染基孔肯雅病毒(CHIKV)后两个关键时间点与组织部位的免疫应答动态:感染后1天(1 dpi)的中肠组织,代表病毒早期入侵阶段;感染后5天(5 dpi)的体壳样本(carcass,即去除中肠的剩余体部),对应病毒血淋巴扩散期。通过RNA测序技术,对比感染组与对照组在中肠和体壳中的转录组差异,结合GO与Pfam富集分析,系统揭示CHIKV与蚊虫宿主的分子互作机制。
中肠早期应答:病毒入侵与第一道防线
在感染初期(1 dpi),病毒突破中肠上皮屏障,触发局部免疫反应。RNA干扰(RNAi)通路显著激活,包括RNA解旋酶和PAN2-PAN3去腺苷酶复合体组分表达上调,表明RNAi是抵御CHIKV早期复制的核心机制。同时,泛素化相关基因如E3泛素连接酶和水解酶也显著上调,提示蛋白质降解通路在病毒限制或病毒逃逸中具有双重作用。
值得注意的是,感染中肠中多个消化酶基因(如胰蛋白酶、羧肽酶)显著下调,可能为病毒创造有利的细胞内环境。层粘连蛋白(laminin)——基底膜重要成分——表达升高,可能影响病毒与宿主的识别与附着过程。此外,凋亡与自噬相关基因(如p62)亦被激活,显示细胞自我降解机制参与 antiviral 应答。
血淋巴系统免疫:病毒扩散与全身响应
至感染后期(5 dpi),病毒进入血淋巴并扩散至全身,免疫应答主要由血细胞和脂肪体细胞介导。这一阶段呈现与早期中肠截然不同的转录特征:酚氧化酶原(PPO)级联通路显著激活,包括C型凝集素(CTL)、CLIP丝氨酸蛋白酶和酚氧化酶激活因子(PAF),表明黑色素化(melanization)在系统性抗病毒免疫中起重要作用。
抗菌肽(AMPs)家族成员如cecropin、defensin、attacin及新发现的holotricin均显著上调,尤其在血细胞中高表达。富含亮氨酸重复序列(LRR)蛋白和Toll样受体等模式识别受体(PRRs)也参与病原识别与免疫激活。此外,脂代谢和过氧化物酶体相关通路发生变化,例如ABC转运蛋白家族基因上调,可能与脂质介导的免疫调节和病毒粒子清除有关。
免疫基因目录与通路整合分析
研究整合出白纹伊蚊891个免疫相关基因,分属24个功能家族,包括RNAi、Toll、IMD、JAK-STAT、泛素化、自噬、凋亡、PPO、AMPs等。分析显示,中肠早期(1 dpi)以RNAi、泛素化和IMD/JAK-STAT通路为主;而血淋巴期(5 dpi)则偏向PPO级联、AMPs和LRR受体通路。两时期差异表达基因重叠极少,说明蚊虫免疫响应具有明显的时空特异性。
关键基因的组织表达验证
通过RT-qPCR对候选基因进行组织特异性验证,发现多个基因呈现明显部位偏好性。例如:
  • 胰蛋白酶样基因(XM_019688536.3)在中肠高表达,感染后下调;
  • LRR蛋白(XM_019686715.3)和PAF2(XM_029857423.2)在血细胞中特异性高表达;
  • Holotricin(XM_029879658.2)在血细胞中显著上调,提示其为新型抗病毒肽。
讨论:免疫动态与传播控制启示
本研究系统描绘了白纹伊蚊在CHIKV感染过程中的免疫调控时空图谱,揭示中肠与血淋巴阶段的不同免疫策略。早期以细胞内在免疫(RNAi、泛素化、自噬)和代谢重编程为主;晚期则依赖体液与细胞免疫(AMPs、黑色素化、吞噬作用)实现系统控制。这些发现不仅深化了对蚊媒–病毒互作的理解,也为针对vector competence的基因靶点(如trypsin、LRR、holotricin)提供了干预思路,有望为开发阻断病毒传播的新型防控策略提供理论依据。
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