硫酯蛋白 TEP15 负向调控黑化促进疟原虫在蚊体内发育：阻断疟疾传播的新靶点

《Parasites & Vectors》：Thioester-containing protein TEP15 promotes malaria parasite development in mosquitoes through negative regulation of melanization

为探究硫酯蛋白（TEPs）对蚊子免疫反应的负调控机制，陆军军医大学研究人员以斯氏按蚊（Anopheles stephensi）和约氏疟原虫（Plasmodium yoelii）为研究对象开展研究。结果发现 AsTEP15 促进疟原虫发育，通过负向调控 TEP1 和免疫缺陷（IMD）通路抑制黑化。该研究为阻断疟疾传播提供潜在靶点。

　　疟疾，这个古老而又致命的疾病，长期以来一直威胁着人类的健康。在 2022 年，全球有 85 个疟疾流行国家和地区，估计出现了 2.49 亿例疟疾病例，比 2021 年还多了 500 万例 。疟原虫的传播，始于雌性按蚊叮咬感染宿主并吸食血液。进入蚊子体内后，疟原虫在中肠经历复杂的发育阶段，从配子体到配子，再受精形成合子，最后变成动合子，穿过中肠上皮形成卵囊，卵囊产生子孢子，进而入侵唾液腺。

蚊子为了抵御疟原虫的侵害，进化出了一套复杂的先天免疫系统。其中，硫酯蛋白（Thioester-containing proteins，TEPs）在节肢动物的先天免疫反应中起着关键作用。在脊椎动物中，TEP 家族成员，如 α₂- 巨球蛋白（α₂Ms）、CD109 和补体因子等，参与病原体的识别和清除。在无脊椎动物中，对 TEPs 的研究主要集中在蚊子和果蝇上。例如，冈比亚按蚊（Anopheles gambiae）的 AgTEP1 在细菌吞噬和疟原虫黑化过程中发挥重要作用，而斯氏按蚊的 AsTEP1 也参与卵囊黑化。然而，TEPs 对蚊子免疫反应的负调控机制仍不明确，尤其是在黑色素化调控方面，这就为疟疾传播机制的研究留下了空白。

为了填补这一空白，陆军军医大学（第三军医大学）的研究人员开展了一项深入研究。他们发现了一种新的硫酯蛋白，命名为斯氏按蚊 TEP15（AsTEP15），并深入探究其在疟原虫感染过程中的作用机制。这项研究成果发表在《Parasites & Vectors》杂志上，为理解疟原虫与蚊子的相互作用以及阻断疟疾传播提供了新的视角。

研究人员采用了多种技术方法来开展这项研究。首先，通过 RNA 干扰（RNA interference，RNAi）技术沉默 AsTEP15 基因，观察疟原虫在蚊子体内的发育变化。同时，运用定量聚合酶链反应（Quantitative real-time polymerase chain reaction，qPCR）检测基因表达水平，分析 AsTEP15 在不同感染阶段的表达变化。此外，还利用转录组测序（RNA-Seq）和基因本体（Gene Ontology，GO）分析，探究 AsTEP15 影响的基因和信号通路 。

下面来看看具体的研究结果：

1. AsTEP15 的特征及疟原虫感染后的表达变化：研究人员发现 AsTEP15 具有典型的硫酯基序（GCGEQ）以及 CD109 和 A2M 结构域，通过系统发育分析确定其属于无脊椎动物 TEP 亚家族。Western blot 分析显示，AsTEP15 主要存在于成年蚊子的血淋巴中。qPCR 检测发现，与吸食糖水的蚊子相比，吸食血液的雌性蚊子中 AsTEP15 表达显著升高；在感染约氏疟原虫后，AsTEP15 在感染后第 3 天和第 5 天显著上调，且其表达高峰与卵囊发育早期相吻合。
2. 沉默 AsTEP15 抑制疟原虫发育并增强卵囊黑化：通过向蚊子体内注射 AsTEP15 的双链 RNA（dsRNA），沉默其体内 AsTEP15 的表达。结果发现，与对照组相比，AsTEP15 基因沉默组蚊子唾液腺和血淋巴中的子孢子数量显著减少。同时，在 AsTEP15 RNA 干扰组蚊子的中肠中观察到卵囊黑化现象，感染后第 10 天黑化卵囊比例平均为 25%，到第 13 天增加到 50%，而对照组未观察到黑化卵囊。这表明沉默 AsTEP15 可通过增强卵囊黑化抑制疟原虫在蚊子体内的发育。
3. AsTEP15 通过负向调节 AsTEP1 调控疟原虫黑化：转录组测序分析发现，沉默 AsTEP15 导致蚊子体内基因转录发生显著变化，其中免疫相关基因包括硫酯蛋白、酚氧化酶原（Prophenoloxidase，PPO）级联反应相关基因和免疫信号通路基因等受到显著调控。进一步研究发现，AsTEP15 基因沉默后，AsTEP1 的表达增加约 2.5 倍。同时敲低 AsTEP15 和 AsTEP1 后，蚊子唾液腺和血淋巴中的子孢子数量增加，卵囊黑化率显著降低，但仍有黑化现象。这表明 AsTEP15 通过抑制 AsTEP1 介导的黑化促进疟原虫在蚊子体内的发育。
4. AsTEP15 通过抑制 IMD 通路调节疟原虫黑化：分析转录组测序数据发现，AsTEP15 基因沉默显著上调免疫缺陷（Immune deficiency，IMD）通路相关基因的表达，如 PGRP、APL1、Defensin 和 Rel2 等，而 Toll、JNK 和 STAT 信号通路相关基因的表达无显著变化。通过基因上位性分析发现，同时敲低 AsTEP15 和 IMD 通路相关基因 Rel2，蚊子唾液腺和血淋巴中的子孢子数量显著增加，卵囊黑化率显著降低，但仍有黑化现象。这表明 IMD 通路参与 AsTEP15 对黑化的调控，AsTEP15 通过抑制 IMD 通路调节疟原虫黑化。

综合上述研究结果，研究人员得出结论：AsTEP15 是一种由疟原虫感染诱导的硫酯蛋白，它通过负向影响 IMD 通路和 AsTEP1，抑制蚊子对疟原虫的黑化反应，从而促进疟原虫在蚊子体内的发育。这一发现进一步丰富了 TEP 家族成员的功能多样性，也为疟原虫利用蚊子 TEP 逃避或抑制蚊子免疫防御提供了新的证据，为阻断疟疾传播提供了潜在的新靶点。

不过，研究中也存在一些问题。例如，AsTEP15 对疟原虫的影响可能因疟原虫种类不同而存在差异，本研究使用的是约氏疟原虫，与之前研究中使用的恶性疟原虫有所不同。此外，在预测蛋白质序列比对时，由于参考的斯氏按蚊基因组不同，可能会导致与之前研究结果存在差异。未来还需要进一步深入研究，以明确这些差异对疟原虫传播和控制的影响。

总的来说，这项研究为理解疟原虫与蚊子的相互作用机制提供了重要的理论依据，为开发新的疟疾防控策略奠定了基础，有望在未来的疟疾防治工作中发挥重要作用。