家蝇感染唾液腺肥大病毒（MdSGHV）后唾液腺转录组的深度解析：病毒 - 宿主互作新视角

为探究家蝇（Musca domestica）与唾液腺肥大病毒（MdSGHV）的互作机制，研究人员对感染及未感染的家蝇唾液腺进行 RNA 测序，发现显著转录变化，为防控提供依据。

　　家蝇，这种与人类生活紧密交织的昆虫，看似毫不起眼，却在不知不觉中对人类和动物健康构成了重大威胁。它就像一个 “移动的病原体库”，凭借着高机动性以及喜欢在粪便、垃圾和尸体等腐烂物质附近活动的习性，成为了细菌、真菌、病毒和原生动物等多种病原体的机械传播载体。其传播病原体的方式多种多样，包括从外骨骼机械性携带、粪便沉积和呕吐物传播等，让人防不胜防。

长期以来，控制家蝇主要依赖杀虫剂，但家蝇对各类杀虫剂的抗性迅速发展，使得这一传统防控手段逐渐失效，也让家蝇成为了研究杀虫剂抗性的典型案例。在这样的困境下，寻找替代的控制策略迫在眉睫。

二十多年前，一种神秘的病毒 —— 家蝇唾液腺肥大病毒（MdSGHV）被发现。它如同一个 “捣乱分子”，不仅能让家蝇的唾液腺肿大，还会干扰家蝇的交配和繁殖行为。而且，在野外家蝇群体中，MdSGHV 的感染率平均在 0.5% - 10% 之间，部分群体甚至高达 34%。这一发现，让科研人员看到了利用 MdSGHV 进行家蝇生物防治的潜力。然而，要想充分发挥其作用，深入了解 MdSGHV 与家蝇之间的相互作用机制至关重要。

为了揭开这一神秘面纱，来自美国国立过敏与传染病研究所疟疾和媒介研究实验室、马萨诸塞大学斯托克布里奇农业学院、美国农业部 / 农业研究服务中心医学、农业和兽医昆虫学中心等机构的研究人员 Stephen Lu、Noa Miller、Adrian Wilson 等开展了一项深入研究。相关研究成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员主要采用了 RNA 测序（RNA-seq）技术，对感染和未感染 MdSGHV 的家蝇唾液腺进行分析。首先，精心培育家蝇并进行病毒感染实验，从感染和未感染的家蝇中分别收集唾液腺样本，每个样本包含 65 - 70 对家蝇唾液腺，并设置三个独立的生物学重复。然后，提取样本中的总 RNA，构建 Illumina 文库进行测序。测序得到的原始数据经过严格的质量控制和筛选后，进行从头组装和注释分析，同时对基因表达进行定量分析和差异表达分析。

研究结果如下：

1. 转录组概述：通过对六个文库的 Illumina 测序，共获得 295,399,368 条高质量读数。经过一系列复杂的分析流程，最终得到 37,969 个推定转录本，其中包括 6,309 个来自家蝇的推定编码序列（CDS）和 101 个来自 MdSGHV 的 CDS。这些转录本被成功分类为 25 个功能类别。在未感染样本中，主要功能类别为 “分泌”“能量代谢 - 代谢 / 能量” 和 “未知”；而感染样本中，“病毒”“未知” 和 “分泌” 则最为丰富。这表明 MdSGHV 感染后，家蝇唾液腺的转录组发生了显著变化。
2. 差异表达分析：进一步的差异表达分析显示，共有 2,852 个推定转录本发生了显著变化，其中 1,617 个下调，1,235 个上调。受影响最大的功能类别包括 “未知”“分泌”“能量代谢 - 代谢 / 能量”“转录机制” 和 “病毒”。这一结果再次证实了 MdSGHV 感染对家蝇唾液腺转录组的深刻影响。
3. 家蝇分泌蛋白家族分析：研究人员对家蝇可能的分泌蛋白家族进行了深入探究。在未感染样本中，鉴定出了多个蛋白家族，如 CAP 超家族（以抗原 5 样蛋白为代表）、各种酶（包括淀粉酶、酯酶、脂肪酶、丝氨酸和半胱氨酸肽酶等）、抗菌肽、气味结合蛋白（OBP）和肽酶抑制剂等。然而，在感染 MdSGHV 后，这些分泌蛋白家族大多出现了显著减少。例如，抗原 5 样转录本在感染样本中消失，而淀粉酶蛋白家族在感染样本中的平均 TPM 值相较于未感染样本降低了 99.4%。这表明 MdSGHV 可能劫持了家蝇唾液腺分泌细胞的细胞机制，优先生产病毒粒子，从而影响了唾液腺的正常功能和唾液成分。
4. MdSGHV 感染对家蝇免疫相关转录本的影响：研究发现，MdSGHV 感染后，家蝇唾液腺中免疫相关转录本出现了明显变化。编码凝集素的转录本显著下调，而部分抗菌肽（如溶菌酶和天蚕素）下调，同时 attacin 和 diptericin 样序列上调。这表明 MdSGHV 感染可能扰乱了家蝇唾液腺和唾液的免疫功能。
5. MdSGHV 病毒蛋白的研究：虽然 MdSGHV 的基因组早已被测序，但对其病毒蛋白的功能了解甚少。研究人员在感染样本中检测到大量来自 MdSGHV 的序列，其中一些 ORF（如 ORF 96、86、93、48 和 37）最为丰富。此外，还发现了一些与病毒进入和离开唾液腺机制相关的潜在蛋白，如含有 M10 金属肽酶亚家族催化结构域的 YP_001883364.1 和含有 CBM_14 几丁质结合域的 YP_001883377.1，为后续研究病毒与宿主的相互作用提供了重要线索。

研究结论与讨论：
这项研究首次全面分析了家蝇唾液腺的转录组成，揭示了可能构成家蝇唾液的推定分泌蛋白。通过对比感染和未感染 MdSGHV 的家蝇唾液腺转录组，发现 MdSGHV 感染会诱导家蝇唾液腺发生显著的转录变化，可能导致唾液成分改变。MdSGHV 劫持了家蝇唾液腺的转录机制，使得 60% 的文库读数映射到病毒转录本。这些发现不仅加深了我们对家蝇唾液腺组成的理解，还为研究病毒 - 载体相互作用提供了新的视角，为开发基于 MdSGHV 的家蝇生物防治策略奠定了坚实的理论基础。然而，目前的研究也存在一定的局限性，如转录本丰度不一定与实际蛋白质水平相关，需要进一步的蛋白质组学研究加以验证；且当前数据集仅反映了感染后 5 天这一个时间点的转录变化，未来需要扩展分析更多时间点，以更全面地了解家蝇唾液腺在病毒感染过程中的动态变化。但无论如何，这项研究为家蝇防控领域开辟了新的道路，有望在未来为减少家蝇对人类和动物健康的威胁带来新的突破。