郑爱华和邹振研究组在媒介病毒的糖基化修饰同蚊子互作方面取得新进展
蚊虫等媒介昆虫传播的病毒在世界范围流行,给人类健康和生物安全带来巨大挑战。媒介传播病毒通过蚊虫叮咬的特殊传播方式,也使生态学和昆虫学成为流行病学研究中的重要领域。
黄病毒是一类通过蚊虫进行传播的虫媒病毒,主要通过库蚊和伊蚊传播。随着全球气候、经济、人群和生态的巨大变化,在全球流行越来越广泛。我国也是传统的疫区,尖音库蚊、淡色库蚊、三带喙库蚊、致倦库蚊和白纹伊蚊是主要的传播媒介。黄病毒同时可以感染哺乳动物和昆虫这两类差异巨大的生物,并且前者通过血液感染,后者通过肠道感染,显示其在进化上的强大适应能力。
黄病毒的囊膜蛋白E有一个非常保守的N-糖基化修饰位点,其结构在电镜下非常显著。我们研究发现这个位点在病毒感染蚊子的过程中起着关键的作用。蚊子的吸血行为,使其肠道面临动物血液中各种病原的威胁,因此其中肠进化出了强大的免疫防御能力。我们发现糖基化修饰可以特异的抑制中肠的活性氧免疫信号通路。活性氧降解基因HPX8B和HPX8C被显著上调,导致活性氧的水平降低,从而病毒得以顺利感染。而糖基化缺失的病毒因无法调节活性氧信号而无法感染。有意思的是如果感染的时候加入活性氧的抑制剂维生素C,那么糖基化突变的病毒因活性氧的降低得以顺利感染。
本工作解析了病毒和媒介互作的一个重要机制,为研制新的在媒介水平阻断媒介病毒的传播提供了新的靶点和思路。该研究于2018年2月20日以“N-glycosylation of Viral E Protein Is the Determinant for Vector Midgut Invasion by Flaviviruses”为题在线发表于美国微生物学会的在线刊物mBio(http://mbio.asm.org/content/9/1/e00046-18)。郑爱华组的博士研究生温丹和李苏华为共同第一作者,通讯作者是郑爱华研究员和邹振研究员。本项目得到中国科学院B类先导、科技部重点研发计划和农业虫鼠害室开放课题的资助。
图示:(左)活性氧信号通路示意图;(右)野生型(WT)病毒可以通过上调HPX8C和HPX8B降低中肠的过氧化氢的水平,从而促进病毒感染中肠上皮细胞,并进一步感染到其他组织。而糖基化缺失的突变(mutant)病毒因为无法调节活性氧信号通路而无法感染中肠,进而无法感染蚊子。
人类活动和气候变化加速生物多样性的减少,导致物种范围的转移、收缩和扩张。在全球范围内,人类活动和气候变化已对生物多样性构成了严重威胁,目前已导致全球522种灵长类动物中约68%的物种面临灭绝风险。
植物病毒素有“植物顽疾”之称,每年引起全球作物经济损失高达4000亿元。水稻作为人类重要的粮食作物之一,供给全世界一半以上的人口,主要种植于亚洲、非洲和南美洲等地区。