清华程功团队揭示:蚊虫对病毒易感的分子机制
BioArt · 2017/11/03
蚊子及其传播的烈性传染病是导致人类致死的首要生物因素,因此研究蚊虫传播病毒的机制对于蚊媒传染病的防治有重要意义。11月2日,清华大学医学院程功研究组在Nature Communications杂志上发表研究论文,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。

本文转载自“BioArt”。

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,已对人类及全球公共卫生安全带来严重威胁和负担。2015年,来自盖茨基金会创始人盖茨的博客公布的统计数据显示,蚊子及其传播的烈性传染病是导致人类致死的首要生物因素(图1)。因此研究蚊虫传播病毒的机制对于蚊媒传染病的防治有重要意义。


图1,世界上最致命的动物 (Gates Foundation, 2016)

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。

在自然界中,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2)。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)、Semliki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)六种烈性蚊媒病毒及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(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。


图2. 蚊媒病毒在“宿主-蚊”之间传播循环

我们知道,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GABA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GABA,随后激活Gama-氨基丁酸信号通路,通过抑制蚊虫免疫反应辅助不同种类的病毒高效率的感染蚊虫(图3)。


图3. GABAergic系统辅助蚊媒病毒在蚊虫体内感染

总的来说,该项研究阐明了一种广谱的感染机制辅助不同种类蚊媒病毒在蚊虫体内的感染过程,为深入理解“病毒-蚊媒”之间互作关系奠定了新的理论基础。

据悉,清华大学医学院程功研究员为本文的通讯作者,清华大学-北京大学生命联合中心2015级博士生朱毅斌为本文的第一作者。清华大学医学院为第一完成单位。来自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是该项研究的合作作者。该项目获得国家自然科学基金委重点项目、优秀青年基金项目、科技部重点研发专项、传染病重大专项、深圳市三名工程、英国皇家医学会牛顿高级学者项目、清华大学-北京大学生命科学联合中心、美国国立卫生研究院(NIH)基金的联合资助。

程功研究员简介


程功研究员主要致力于蚊媒病毒感染机制与抗病毒免疫研究,从分子层面阐明多种重要蚊媒病毒感染传播的分子机制及宿主免疫保护机制,为重要蚊媒病毒的防治提供生物学基础。程功研究员以通讯作者或第一作者在Nature (2017)、Cell (2010)、Nature Microbiology (2016a, 2016b, 2017)、Nature Communications (2017)、PLoS Pathogens (2014a, 2014b, 2015)、Trends in Parasitology (2016) 等国际著名期刊发表论文及特邀综述,首次提出针对蚊媒病毒传染病的新型传播阻断策略。曾获得国家自然基金委重点项目、优秀青年科学基金、科技部重点研发专项等基金支持。获得第三届树兰医学青年奖、英国皇家医学会“牛顿高级学者”、科技部/盖茨基金会“Grand Challenge青年科学家”等奖励荣誉。目前担任中国微生物学会微生物生物安全专业委员会委员、中国实验动物学会媒介实验动物专业委员会常务委员、中华预防医学会媒介生物学及控制专业委员会委员、国际应急管理协会亚太卫生应急专业委员会常务委员等学术职务。担任Frontiers in Cellular and Infection Microbiology杂志Associate Editor及Virologica Sinica《中国病毒学 (英)》期刊编委。

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