【文彙報】聰明真菌如何“騙”過免疫系統入侵蚊子?科學家揭開其中奧秘,有望研發綠色抑蚊藥物

文章来源:分子植物科学卓越创新中心/植物生理生態研究所  |  发布时间:2019-09-20  |  【打印】 【關閉

  

  2019年9月20日,中國科學院分子植物科学卓越创新中心王四宝研究组在国际学术期刊Nature Communications上在线发表了题为“病原真菌利用一个小分子沉默RNA抑制蚊子免疫并促进感染(A fungal pathogen deploys a small silencing RNA that attenuates mosquito immunity and facilitates infection)”的研究论文。该研究揭示了杀虫真菌以sRNA作为效应因子实施跨界抑制昆虫免疫反应并促进感染的新机制。

  蚊子是瘧疾、登革熱、寨卡、腦炎等多種疾病的傳播媒介。按蚊是瘧疾的傳播媒介,人類與瘧疾的鬥爭曆史有千年之久,但瘧疾發病率和致死率至今仍居高不下。

  據世界衛生組織報告,2017 年全球仍有90多個國家共2.19 億人感染瘧疾,死亡人數高達50萬。瘧疾曾長期在我國肆虐,嚴重危害我國人民生命健康。我國消除瘧疾工作取得明顯進展,但隨著全球化和國際交往日益頻繁,近年我國境外輸入性瘧疾病例呈顯著上升趨勢。

  蚊蟲控制是防控蚊媒疾病的重要措施,但是由于化學殺蟲劑的長期廣泛使用,蚊蟲已對化學農藥産生了普遍抗性,加上瘧原蟲耐藥性問題的出現和疫苗的缺乏,亟需發展新的方法和策略用于蚊媒疾病的防控。

  殺蟲真菌可以通過體壁侵染並殺死昆蟲,在蚊蟲生物防治和阻斷病原傳播上具有巨大優勢,是一種環境友好型的生物殺蟲劑。因此,開展殺蟲真菌與蚊蟲互作機理研究,對研發高效生物殺蟲劑具有重要意義。

  昆蟲和真菌的相互作用是一個複雜的過程,昆蟲具有高效的免疫系統對抗微生物感染,真菌必須有效抑制昆蟲免疫反應才能成功感染。王四寶研究團隊前期研究發現,殺蟲真菌通過抑制腸道免疫來操縱腸道細菌協同殺蚊的互作新機制(Wei et al., 2017. PNAS)。病原菌與寄主昆蟲在長期的進攻和防禦“軍備競賽”中,進化出能夠幫助其破壞或抑制昆蟲免疫反應的因子(即效應因子)。然而,殺蟲真菌是否也利用效應因子進入昆蟲細胞內靶向調控昆蟲基因的表達來抑制寄主免疫反應卻知之甚少。

  該研究發現殺蟲真菌球孢白僵菌剛開始入侵蚊子體壁時,會高表達一種小分子RNA(命名爲milR1),該小分子RNA與起物質運輸作用的囊泡結合,以“搭便車”的方式輸送到昆蟲細胞後,與昆蟲細胞內的AGO1蛋白結合,使宿主免疫相關基因“沈默”,導致昆蟲抗真菌免疫系統Toll信號通路“失效”。

  當真菌侵入到蚊子血腔後,持續表達的milR1會激活血腔中的黑化免疫反應,此時聰明的真菌會主動降低milR1的表達,再次成功逃避蚊子的免疫“攻擊”,最後達到成功侵染並殺死蚊子的目的。

  該研究首次揭示了真菌利用小分子RNA作爲效應因子來抑制昆蟲免疫反應達到有效侵染的新機制。這一研究不僅發現了殺蟲真菌新的致病機理,而且開辟了一個新的研究方向,爲研發高效生物殺蟲劑提供新的思路。

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