2017年3月1日，國際微生物學頂級學術(shù)期刊《自然 微生物學》 (Nature Microbiology) 以長文 (Article) 的形式在線發(fā)表了“A Mesh-Duox pathway regulates homeostasis in the insect gut (Mesh-Duox 信號通路在調(diào)節(jié)昆蟲腸道穩(wěn)態(tài)中的作用研究)”的學術(shù)論文。該研究首次在重要病媒昆蟲中闡明腸道微生物在非感染條件下維持穩(wěn)態(tài)的分子機制，隨后利用果蠅模型對發(fā)現(xiàn)的分子機制進行了驗證。

埃及伊蚊是登革病毒、寨卡病毒、黃熱病毒的主要傳播媒介。在自然條件下，蚊蟲通過吸取感染宿主的血液獲得病毒感染。含有大量病毒的血液進入蚊蟲腸道后，病毒需要克服蚊蟲的中腸屏障 (Midgut barrier) 才能成功進入蚊蟲血腔，并在蚊蟲組織中實現(xiàn)系統(tǒng)性感染。中腸屏障是決定蚊蟲對病毒易感性的決定性因素，其中腸道內(nèi)定植的大量微生物菌群是中腸屏障的主要組成部分。當病毒通過吸血進入蚊蟲腸道后首先與腸道微生物菌群直接接觸。因此，研究并闡明蚊蟲腸道微生物的穩(wěn)態(tài)調(diào)控機制尤為重要。

昆蟲腸道細胞通過雙氧化酶 Duox 產(chǎn)生的活性氧 ROS (Reactive oxygen species) 對腸道微生物菌群進行調(diào)控，但是 Duox 系統(tǒng)調(diào)控腸道菌群的分子機制卻沒有得到有效闡明。

在該項研究中，研究者首先利用 RNA 干擾 (RNAi) 篩選的方法，在埃及伊蚊體內(nèi)鑒定出一種細胞膜蛋白 Mesh 在腸道共生菌調(diào)控的過程中起到重要作用，隨后鑒定出 Mesh 通過 Arrestin 介導(dǎo)的 MAPK JNK/ERK 的磷酸化級聯(lián)反應(yīng)，引起雙氧化酶 Duox 的表達變化，導(dǎo)致生成的 ROS 水平變化，最終對腸道共生菌的增殖進行調(diào)控。隨后，研究者在果蠅模型中對發(fā)現(xiàn)的分子機制進行了全面驗證。該研究揭示了重要病媒昆蟲腸道微生物菌群穩(wěn)態(tài)的調(diào)控機制。

該研究得到了國家自然基金委“優(yōu)秀青年科學基金”及面上項目、清華 - 北大生命科學聯(lián)合中心經(jīng)費、英國醫(yī)學會“牛頓高級學者”項目、科技部重點研發(fā)計劃及傳染病重大專項的支持。

清華大學醫(yī)學院程功研究員為該論文通訊作者，清華大學生命科學院高冠軍研究員為本論文共同通訊作者。來自程功研究組的博士后肖小平、龐曉靜、以及來自高冠軍研究組博士研究生楊麗娟為本文的共同第一作者。