昆虫肠道表面分子互作：病原体入侵的关键门户与防控新靶点

这篇综述系统阐述了节肢动物中肠表面蛋白与病原体（病毒、细菌、原虫等）的分子互作机制，重点解析了介导病原体入侵的肠道受体（如APN、NSD-1、ST6等）及其在传播阻断疫苗（TBV）和转基因抗病策略中的应用。文章整合了刷状缘膜囊泡（BBMVs）、噬菌体展示文库等前沿技术，为防控疟疾（Plasmodium）、登革热病毒及植物病毒（如TYLCV、PEMV）的传播提供了分子靶点。

　　

1. 引言

节肢动物中肠是大多数病原体（如疟原虫Plasmodium、登革热病毒、植物病毒）入侵的首要门户。尽管其关键作用已被认知，但病原体与肠道上皮表面特异性分子互作的机制仍知之甚少。近年蛋白质组学技术的进步（如定量质谱）和噬菌体展示文库筛选，为鉴定病原体受体蛋白（如介导内吞作用的氨基肽酶N/APN）提供了新工具。

2. 中肠生理学特征

昆虫中肠上皮由柱状细胞（含微绒毛形成的刷状缘）、干细胞、杯状细胞和内分泌细胞组成。刷状缘膜囊泡（BBMVs）富集了表面蛋白（如GPI锚定蛋白和跨膜蛋白），其中42%的蛋白定位于脂筏微域——这些区域富含糖鞘脂和固醇，是病原体（如细菌杀虫蛋白）入侵的热点。例如，亚洲柑橘木虱（Diaphorina citri）中肠表面最丰富的蛋白是碱性磷酸酶和APN，而鳞翅目昆虫（如粉纹夜蛾Trichoplusia ni）的BBMV蛋白质组则反映了其咀嚼式取食习性。

3. 病原体突破宿主防御的策略

病原体通过分泌酶（如疟原虫的几丁质酶、杆状病毒的金属蛋白酶）降解围食膜基质（PM）的物理屏障。锥虫（Trypanosoma）则通过变异表面糖蛋白下调宿主miR275，间接破坏PM完整性。此外，利什曼原虫（Leishmania）的表面脂磷酸聚糖（LPG）可抵抗消化酶并介导肠道黏附。

4. 病原体与肠道表面的结合机制

4.1 肠道驻留型病原体

伯氏疏螺旋体（Borrelia burgdorferi）通过外膜蛋白OspA与蜱肠道受体TROSPA（一种无序结构蛋白）结合，实现定植。

4.2 上皮细胞内化

病原体通过网格蛋白（clathrin）依赖（如豌豆耳突花叶病毒PEMV）、小窝蛋白（caveolin）依赖或非依赖的内吞途径进入细胞。例如，朱尼亚克浓核病毒（JcDV）通过动力蛋白依赖的转胞吞作用穿越肠道上皮。

4.3 宿主蛋白调控

柑橘黄龙病菌（Candidatus Liberibacter asiaticus）感染木虱后，Sec分泌系统效应蛋白可能调控内吞相关基因，促进细菌入侵。

5. 受体鉴定方法学

传统方法（如配体印迹、酵母双杂交）易出现假阳性（如伴侣蛋白的非特异性结合）。推荐采用BBMVs结合噬菌体展示筛选肠道结合肽（如SM1肽），再通过CRISPR敲除（如家蚕Bombyx mori的nsd-1基因）或异源表达（如Sf9细胞表达ST6）验证受体功能。

6. 已鉴定的病原体受体

6.1 疟原虫受体

疟原虫动合子通过表面烯醇酶与蚊中肠的烯醇酶结合蛋白（45 kDa跨膜蛋白）互作，而SM1肽可阻断70%的入侵。APN抗体可协同抑制20%的感染，提示多受体参与。

6.2 家蚕病毒受体

家蚕浓核病毒1型（BmDV）的受体NSD-1是一种膜结合黏蛋白，其胞外段精氨酸残基的突变决定宿主易感性。

6.3 植物病毒受体

豌豆蚜（Acyrthosiphon pisum）的APN是PEMV的功能受体，而水稻条纹病毒（RSV）通过小褐飞虱（Laodelphax striatellus）的糖转运蛋白ST6入侵。

7. 应用前景

7.1 传播阻断疫苗

靶向蚊中肠APN或疟原虫P25/P28的抗体可减少疟疾传播。

7.2 载体能力调控

共生菌递送MP2肽或蝎毒素（scorpine）可降低按蚊（Anopheles）的疟原虫传播能力。

7.3 植物病毒防控

番茄斑萎病毒（TSWV）糖蛋白N衍生的合成肽可阻断蓟马传播。

7.4 神经毒素递送

利用PEMV外壳蛋白（CP）递送神经毒素可特异性杀灭蚜虫，为抗虫作物设计提供思路。

8. 未来方向

亟待解析蚊媒病毒（如登革热病毒）与肠道受体（如Toll、钙黏蛋白）的互作细节，并开发基于肠道共生菌的肽类阻断剂（如保护蜜蜂免受病毒侵害）。这些研究将为“One Health”框架下的病媒控制提供分子基础。