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Wolbachia通过调控宿主甲基转移酶表达和m6A甲基化修饰重塑埃及伊蚊细胞的抗病毒防御机制
《BMC Microbiology》:Wolbachia elevates host methyltransferase expression and alters the m6A methylation landscape in Aedes aegypti mosquito cells
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年03月26日 来源:BMC Microbiology 4
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编辑推荐:为解决Wolbachia介导的病毒阻断机制不明问题,研究人员通过纳米孔直接RNA测序技术,首次揭示wAlbB型Wolbachia通过上调宿主甲基转移酶复合体表达,改变1,392个m6A DRACH基序的甲基化景观,发现跨膜蛋白TMEM41B的甲基化上调与抗黄病毒特性相关,为蚊媒病毒防控提供新靶点。
蚊媒传染病是全球公共卫生的重大威胁,埃及伊蚊作为登革热、寨卡等黄病毒的主要传播媒介,其防控策略亟需创新突破。近年来,利用内共生菌Wolbachia阻断病毒传播的生物防治方法展现出巨大潜力,但其分子机制始终成谜。尤其令人困惑的是,不同Wolbachia菌株虽都能抑制病毒,却表现出完全不同的宿主适应特征——高密度的wMelPop菌株会导致宿主寿命缩短,而中等密度的wAlbB菌株既能维持强效抗病毒能力,又对宿主影响轻微。这种"双赢"现象暗示着复杂的表观调控机制,而RNA甲基化修饰(m6A)作为真核生物最丰富的转录后修饰,可能在其中扮演关键角色。
澳大利亚昆士兰大学Sassan Asgari团队在《BMC Microbiology》发表的研究中,首次将纳米孔直接RNA测序技术应用于蚊媒-共生菌互作研究。团队通过比较wAlbB感染与未感染的埃及伊蚊Aag2细胞,结合基因沉默、定量PCR和多组学分析,系统解析了Wolbachia调控宿主m6A甲基化网络的分子图谱。
关键技术方法包括:1)使用纳米孔直接RNA测序(DRS)在单核苷酸分辨率检测m6A修饰;2)通过xPore算法鉴定差异甲基化位点;3)采用RNA干扰沉默m6A相关基因(METTL3/METTL14/YTHDF3/ALKBH8);4)结合DESeq2和CLC-GWB进行差异表达基因分析;5)利用CRISPR-Cas9技术验证TMEM41B在病毒复制中的功能。
研究结果:
Wolbachia特异性激活甲基转移酶系统
wAlbB感染使m6A"写入器"(writer)AeMETTL3和AeMETTL14表达显著上调2.1-3.5倍,而高密度菌株wMelPop仅诱导m6A"阅读器"(reader)AeYTHDF3表达。有趣的是,通过dsRNA敲低这些基因虽不影响Wolbachia密度,但会显著抑制登革病毒复制,提示m6A系统在抗病毒中具有特异性作用。
全转录组m6A修饰图谱重构
纳米孔测序鉴定到1,392个差异甲基化DRACH基序(776个上调,616个下调),主要富集在编码区(CDS,56%)和3'非翻译区(3'-UTR,21%)。Toll样受体Toll5A出现9个m6A修饰增加,而超长链脂肪酸延伸蛋白baldspot则减少8个修饰位点。基因本体分析显示,修饰减少的基因显著富集于嘌呤核苷酸结合等通路,暗示m6A动态平衡对RNA稳定性的精细调控。
免疫相关基因的协同调控
差异表达分析发现643个核心差异基因,其中66.4%下调基因涉及经典免疫通路(Toll/IMD通路组件、抗菌肽等)。值得注意的是,内质网定位的跨膜蛋白TMEM41B——黄病毒复制的关键宿主因子,呈现m6A修饰增加且表达上调2.2倍。功能验证实验显示,敲低TMEM41B可使登革病毒基因组RNA减少2-3倍,这与前人CRISPR筛选结果高度一致。
内质网膜重塑的潜在机制
研究揭示Wolbachia可能通过诱导TMEM41B表达,促进脂质动员和内质网膜弯曲,形成包裹病毒RNA复制复合体的特殊结构。这一发现为解释wAlbB菌株特有的"ER膜包裹"现象提供了分子依据,也揭示了其与抗病毒wMel菌株的共性机制。
这项研究开创性地描绘了Wolbachia-宿主互作的m6A表观转录组图谱,阐明共生菌通过重编程宿主甲基化修饰网络实现病毒阻断的新范式。特别是发现TMEM41B作为连接m6A修饰与抗病毒效应的关键节点,为开发基于RNA表观遗传调控的蚊媒防控策略提供了理论支撑。该成果不仅解决了共生菌介导的交叉保护机制这一长期悬而未决的问题,也为研究其他昆虫-微生物共生系统提供了方法论范例。
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