蚊虫蛋白质组学的研究进展*

2015-04-15 22:25朱长强谭伟龙
寄生虫与医学昆虫学报 2015年2期
关键词:冈比亚中肠伊蚊

朱长强 谭伟龙

(南京军区疾病预防控制中心,南京 210002)

蛋白质组概念是Williams于1995年首先提出,它代表一个完整生物的全套蛋白质。蛋白质组学(Proteomics)是以蛋白质组(Proteome)为研究对象,大规模研究蛋白质在表达水平、翻译后加工和修饰以及蛋白质与蛋白质间的相互作用,以获取疾病病变、细胞进程及蛋白质网络的整体综合信息的科学研究(Wangetal.,2013)。随着蛋白质组学逐渐成为后基因组时代的研究热点,它在冈比亚按蚊Anophelesgambiae、埃及伊蚊Aedesaegypi、致倦库蚊Culexquinquefasciatus等蚊虫研究领域也变得越来越广泛。通过蛋白质组学技术可以探究杀虫剂作用下蚊虫体内差异蛋白表达情况及鉴定蚊虫媒介载体与病原体之间相互作用的特有蛋白,从而有助于探究蚊虫的抗药性机制和阐明病原体在蚊虫体内生长发育的复杂过程。目前国内已有诸多蛋白质组学研究涉及到蚊虫的抗药性、生理发育、免疫调节、蚊虫摄食和行为活动等重要生物学问题,这些研究可能为如何有效地利用蚊虫的生理行为特征及发展新虫媒疾病防治方法提供突破。本文就近年采用蛋白质组学技术研究冈比亚按蚊、淡色按蚊、埃及伊蚊和白纹伊蚊等蚊虫中肠、围食膜、血淋巴、唾液和唾液腺、头部的相关结果进行概述。

1 基因组与蛋白质组

1.1 基因组与蛋白质组间的比较

基因组(Genome)是基因和染色体(chromosome)的组合,是生物体内遗传信息的集合,是某个特定物种细胞内全部DNA分子的总和。基因组学是指对所有基因进行基因组作图、核苷酸序列分析、基因定位和基因功能分析的一门科学,并着眼于研究和分析生物整个基因组的所有遗传信息,更加系统和全面地研究生命现象(Peakalletal., 2002)。基因组学研究主要包括两方面的内容:以全基因组测序为目标的结构基因组学和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学(Veerasinghametal., 2004)。

蛋白质组(Proteome) 一词,源于蛋白质( protein )与基因组(genome)两个词的杂和,指某一物种、个体、器官、组织、细胞乃至体液在精确控制其环境条件之下,特定时刻的全部蛋白质表达图谱(Archambaultetal.,2005)。蛋白质组学就是从整体角度分析细胞内动态变化的蛋白质组成、表达水平和修饰状态,了解蛋白质之间的相互作用与联系,并由此获得关于疾病发生、发展及细胞代谢等过程的整体认识(Akhileshetal.,2000)。蛋白质组学包括表达蛋白质组学、结构蛋白质组学以及功能蛋白质组学。

蛋白质组和基因组是不同的,基因是传递遗传信息的基础,而蛋白质则是生物功能的主要体现者。基因组是相对固定不变的,所以DNA或RNA的序列并不能充分阐释基因的表达时间、表达量、蛋白质的翻译后加工和修饰以及蛋白质与蛋白质的相互作用等。这些问题却可以从研究蛋白质组学中得到答案。此外,蛋白质种类、数量上更加庞大和复杂,蛋白质具有其相对独立的代谢过程,对于内外部条件和刺激的能动反应性以及复杂的相互作用(何大澄等,2002)。因此,蛋白质组学要比基因组学更加的复杂(Andersonetal., 1998),通过分析组织或细胞内所有蛋白质的组成、表达情况以及翻译后加工和修饰状态,以及分析蛋白的相互作用,进而可以在整体水平上来阐明生命现象的本质和生命有机体的活动规律。

1.2 蛋白质组学技术

目前,蛋白质组学技术主要包括样品处理、质谱鉴定和生物信息学分析3个步骤。

1.2.1样品处理:样品处理包括从不同的样品中提取蛋白质、蛋白质前处理和蛋白质的酶解。双向电泳是是常用的蛋白质前处理方法,包括第一向等电聚焦和第二向聚丙烯酰胺凝胶电泳。二维聚丙烯酰胺凝胶电泳是先根据蛋白质等电点将蛋白质分离,然后根据蛋白质的分子量进行二次分离,进而选取电泳凝胶上的蛋白质点进行质谱分析。近年来又发展了荧光差异双向凝胶电泳(2DE-FDIGE),该方法用一块胶来分离不同荧光染料标记的两个或多个样品,与利用传统的双向电泳进行表达蛋白质组的比较相比,显著地提高了重复性(McNamaraetal., 2010)。但由于双向凝胶电泳不能检测分子量太小或太大的、具有极端等电点的、膜蛋白质、以及低丰度蛋白等,因此具有局限性。近几年,不断出现了蛋白质前处理新技术。如二维液相色谱分离前处理技术和过滤器辅助样品前处理技术。二维液相色谱分离是将酶解蛋白质肽段进行二次液相色谱分离,进而达到预期的分离效果,该方法可以增加蛋白质鉴定的种类和数量(Dwivedietal., 2008)。过滤器辅助样品前处理技术是运用SDS 将膜蛋白进行溶解,并通过过滤器将SDS从样品中移除,解决了凝胶电泳前处理方法对膜蛋白分离的局限性(Wisniewskietal., 2009)。

1.2.2质谱鉴定: 一般情况下,酶解蛋白质会先通过液相色谱分离肽段后进行质谱测定,确定各肽段的分子量。目前质谱技术对蛋白质含量测定主要分为绝对蛋白质含量的测定和相对蛋白质含量的测定。绝对蛋白质含量测定是利用标准蛋白质肽段物质对特定的肽段进行定量分析。相对蛋白质含量测定是目前蛋白质组学中应用较多的方法。为了在质谱分析的过程中实现蛋白质的定量分析,常利用标记物质与蛋白质特定氨基酸结合或利用不同标记物分子量的差异,对不同样品中的同一种蛋白质进行比较分析。如同位素标签亲和技术(ICAT)(Prahaladetal.,2009)、同位素标签相对和绝对定量(iTRAQ)(Leietal., 2009)及细胞培养的氨基酸稳定同位素标记技术(SILAC)(Imamietal., 2010)。

1.2.3生物信息学分析:运用生物信息学和特定的算法,根据蛋白质或蛋白质酶解物肽段的分子量与蛋白质数据库进行比对,从而鉴定出样品中的蛋白质种类。目前MaxQuant、X!Tadem 和Mascot 是比较常用的蛋白质组学鉴定的软件。

1.3 蚊虫的基因组

蚊虫全基因组测序有助于在分子水平了解它们的生物过程及用于媒介载体的控制和蚊媒传播疾病的预防。2002年,冈比亚按蚊和恶性疟原虫基因组测序的完成为人类认识和防治疟疾做出了重要贡献(Holtetal.,2002;Zdobnovetal.,2002)。随后,埃及伊蚊和致倦库蚊等也相继完成了全基因组测序工作。冈比亚按蚊基因组的大小为278 Mb,约编码12 457个基因,基因组中含有近56%的A/T碱基,其大小比黑腹果蝇基因组大约100 Mb(Adamsetal.,2000)。埃及伊蚊基因组的大小达1 380 Mb,约编码167 899个基因,其基因组大小为冈比亚按蚊基因组的5倍,这与埃及伊蚊基因组中近50%的转座元件相关(Neneetal.,2007)。致倦库蚊的基因组大小为579 Mb,约有1.89万个能编码蛋白质的基因,与已测序的冈比亚按蚊和埃及伊蚊相比,致倦库蚊的数个基因家族有所扩大,其中包括那些与嗅觉和味觉受体、唾液腺和免疫系统功能有关的基因。研究认为,更复杂的基因结构可能提高了致倦库蚊向人类和鸟类传播病毒的能力。(Arensburgeretal., 2010)。随着冈比亚按蚊、埃及伊蚊和致倦库蚊等蚊虫基因组测序的完成,科学家获得了诸多蚊虫媒介生物的分子信息,为展开蚊虫的蛋白质组学研究提供了平台,也为防治疟疾和蚊虫传播的其他人类疾病奠定了良好基础。

2 蚊虫的蛋白质组学分析

在过去10年里,相关蛋白质组技术方法已经用来描述冈比亚按蚊、淡色库蚊、埃及伊蚊和白纹伊蚊等蚊虫的中肠、围食膜、血淋巴、唾液和唾液腺、头部等组织器官的蛋白质组。下面内容主要介绍使用蛋白质组学技术获得的蚊虫蛋白质组数据。

2.1 中肠及其围食膜的蛋白质组

疟原虫在侵染按蚊时,中肠是一道不可逾越的屏障;同时,疟原虫在按蚊体内的一系列不同的发育阶段及随后疟原虫的传播中,中肠也起到关键作用,因此,在研究疟原虫侵染按蚊机制的时候把中肠做为重点研究的材料之一。早在1998年,有学者对疟原虫感染后的不同品系的按蚊中肠做了蛋白质组学分析,在喂食血液过后,两个品系的中肠蛋白质电泳图谱发生了显著的差异:在易感品系的按蚊中肠中,某些蛋白得到了上调表达,而在疟原虫的抗性品种中蛋白质没有明显变化,因此,这些蛋白质很有可能是疟原虫与中肠相互作用的特异蛋白(Prevotetal.,1998)。蚊虫中肠是病原体传播的第一道障碍,是病原体感染其他器官之前进行病原体繁殖的靶标器官(Saboia-Vahiaetal., 2012)。因此,了解蚊虫中肠内病原体和载体之间相互作用的特征及病原体入侵、感染和最后传播过程中宿主蛋白质的变化具有重要意义,为病原体在蚊虫体内传播的过程提供线索。Tchankouo-Nguetcheu等(2010)对感染基孔肯雅和登革-2病毒的埃及伊蚊中肠进行蛋白质组学研究,感染登革-2和基孔肯雅病毒的埃及伊蚊中肠分别有18和12个蛋白点的水平受调,两种病毒均引起与产生活性氧、产生能量及碳水化合物和脂质代谢相关蛋白的上调,而感染基孔肯雅病毒会引起中肠解毒作用相关蛋白的上调,研究表明应对病毒感染的差异调控蛋白主要包括结构蛋白、氧化还原蛋白、调节蛋白及用于代谢途径的酶类,并认为转铁蛋白、热休克蛋白-60和葡萄糖苷酶的调变可能促进病毒的存活、复制及传播。蚊虫吸血的过程中,其中肠内伴随着诸多过程发生,如消化、天然免疫活动、细胞骨架的改变,围食膜的构建和激素的产生(Saboia-Vahiaetal.,2012)。因此了解蚊虫吸血后中肠内的生化变化很有必要。Cázares-Raga等(2014)对淡色库蚊在喂食血液6 h后的中肠蛋白质组进行分析,在喂食糖水后的蚊虫中肠中有20个蛋白点出现,在喂食血液6 h后的中肠内有95个蛋白表达;对喂食血液6 h后的中肠内具有显著丰度变化的19个蛋白点进行鉴定,与喂食糖水后相比,喂食血液6 h后的中肠有12个表达显著差异的蛋白,其中有8个蛋白上调,4个蛋白质下调,这些蛋白质的细胞功能包括细胞骨架、天然免疫反应、应激、消化、解毒及代谢酶类的作用。

围食膜位于大部分昆虫生活周期的某一个阶段或多个阶段的肠道内(Tellametal., 1999),它有助于肠道内的消化和保护昆虫免受微生物及病原体的入侵。由于围食膜对病原体入侵中肠起到局部的天然屏障作用,所以推测对围食膜进行适当修饰可能会产生一个完整的病原体感染屏障。已有研究报道与此观点一致,研究显示通过实验操作使围食膜增厚后,可以致使疟原虫感染率降低(Billingsleyetal., 1992)。蚊吸血后,血液中的疟原虫配子交配后,发育成为能动的动合子,这个过程因疟原虫种类不同需要的时间也不同(16~24 h),为了能穿过肠上皮细胞,动合子必须首先穿过围食膜,并且疟原虫需分泌几丁质酶才使得它能够穿透几丁质结构(Huberetal., 1991),所以对围食膜结构特征的剖析有助于找到阻断中肠期内疟原虫的新策略。Dinglasan等(2009)完成了冈比亚按蚊围食膜蛋白质组分析,质谱鉴定出209个蛋白,123个蛋白预测有信号肽,其中的17个蛋白预测有跨膜区域并作为候选的中肠表面蛋白,它们中有9个是新的几丁质围食膜基质蛋白质,基于对这些蛋白质的注释,它们归类于不同的类别,其功能范围从免疫作用到血液消化作用,结果表明蛋白质组学鉴定的不同类别的围食膜蛋白一起组装形成围食膜及其所具有的不同功能。围食膜的蛋白质组研究结果能够为害虫及虫媒疾病的防控提供独特机会,并通过研发与围食膜蛋白质相对应的结合抗体来实现对昆虫的免疫防控,以及基于对围食膜蛋白质功能了解的基础上,开展其他的功能遗传学防控方法。

2.2 血淋巴的蛋白质组

昆虫血淋巴具有运输营养物质和激素、存储氨基酸、保持水平衡、应对损伤及免疫反应等功能,在防御疟原虫、病原体等有害微生物方面也具有重要作用(Chunetal.,2000)。因此,分析血淋巴蛋白质成分在病原体与蚊虫的相互作用中的作用具有重要意义,研究发现蚊虫血淋巴内的差异表达的蛋白质可能在蚊虫和其传播的病毒、疟原虫及线虫等病原体之间的相互作用中起到重要作用。Paskewitz等(2005)对冈比亚按蚊的血淋巴进行了蛋白质组学研究,鉴定出26个蛋白,这些蛋白质大部分与免疫、离子转运、脂质生物学特征等相关;同时,研究显示感染细菌条件下,蚊虫的血淋巴内有14个蛋白质表达,其中3个蛋白质发生了明显的上调,它们为酚氧化酶类和两个类几丁质酶类,而另外一些蛋白则发生了明显的下调,包括转铁蛋白的轻链和重链等,还有一些蛋白是按蚊在受到机械伤害后发生了上调反应,包括磷酸甘油酸酯变位酶的2个亚型(PGM)、磷酸甘油醛异构酶(TPI)、肌动蛋白、谷胱甘肽S转移S1-1和腺苷酸激酶,它们是一些不含信号肽的代谢相关酶类,可能是肌肉或其他器官受到物理伤害时被释放出来,它们将为人们研究蚊虫取食和被微生物感染机制提供了良好参考。

此外,研究显示拮抗血淋巴蛋白质抗体的上调能够减少蚊虫被间日疟原虫感染(Kumarietal.,2009),这些抗体是直接针对11个不同的抗原,其中6个是血淋巴所特有,4个是肠和卵巢所共有的,通过质谱分析方法对这些抗原的鉴定可能会促进疟疾疫苗的研发。

2.3 唾液腺及其唾液的蛋白质组

蚊虫的唾液和唾液腺是寄生虫、媒介载体和哺乳动物宿主之间相互作用的主要区域。蚊虫在吸食人血传播疾病时,唾液和唾液腺在这一过程中起到了关键作用。孢子体在传播到脊椎动物之前,其在蚊虫唾液腺内的成熟阶段是孢子体有效地传播给人类的关键期(Kappeetal., 2001;2004)。唾液是一种复杂的生物活性溶液,含有大量负责抗凝血活性的生物分子,它们协助吸血节肢动物的摄食过程(Ribeiroetal.,2003)。Francischetti等(2002)采用SDS-凝胶电泳及Edman测序技术对冈比亚按蚊的唾液腺进行分析,共鉴定出12个唾液蛋白,这些蛋白质是冈比亚按蚊D7相关蛋白,并类似于埃及伊蚊D7蛋白。D7蛋白是成年雌性蚊虫和沙蝇体内唾液腺中最为丰富的唾液蛋白(Valenzuelaetal.,2002)。Kalume等(2005)对雌性冈比亚按蚊的唾液腺进行了蛋白质组学分析,在69个鉴定出的蛋白中有57个是新蛋白,生物信息学分析表明其中许多蛋白已经有了cDNA 片段的序列,它们与蛋白质、糖类和核酸代谢、运输或能量传递途径相关,但还有约25%的蛋白没有被归于任何的生物学功能。

冈比亚按蚊唾液腺内的蛋白质成分对疟原虫的生活周期具有重要的作用,为了进一步阐明冈比亚按蚊唾液腺及其唾液内的组成成分,运用1DE/2DE和LC-MS/MS技术分析日龄8和21天蚊虫唾液腺的蛋白质组(Choumetetal.,2007),该研究从唾液腺和唾液中分别鉴定出122个蛋白和5个蛋白,日龄8天吸血蚊虫唾液腺蛋白质组共鉴定出55个蛋白质,二维凝胶图谱表明在冈比亚按蚊唾液腺内,一些分泌蛋白可能存在序列差异或广泛存在翻译后加工或修饰。由于侵袭和子孢子成熟期发生在唾液腺老化过程期间,因此唾液腺日龄可能影响唾液组成成分,早期和晚期唾液腺蛋白质组的LC-MS/MS图谱比较表明,晚期唾液腺存在一些与信号通路相关蛋白以及与免疫应答相关蛋白的过表达。研究结果表明这些蛋白在冈比亚按蚊、疟原虫和哺乳动物宿主之间的相互作用中会起到重要的作用。

蚊虫唾液腺在登革病毒传播上也起到重要作用,埃及伊蚊和白纹伊蚊是登革病毒的主要传播媒介,因此了解伊蚊正常生理学有助于控制登革病毒的传播。最近有关登革病毒和媒介宿主或宿主细胞之间相互作用的差异蛋白质组学研究增多。对喂食血液后埃及伊蚊的唾液腺进行蛋白质组学分析显示,与喂食糖水后相比,喂食血液后埃及伊蚊的唾液腺共有32个差异表达蛋白点,其中17个蛋白点上调,15个蛋白下调,有13个上调蛋白点被成功鉴定,其中有3个D7蛋白在喂食血液后高度表达(Wasinpiyamongkoletal.,2010)。D7蛋白家族是与气味结合蛋白相关的一类蛋白,具有结合宿主体内生物胺阻止血管收缩和血小板聚集作用(Calvoetal.,2006)。研究也显示喂食血液后唾液腺内的腺苷脱氨酶也发生上调,该酶水解腺苷可以抑制血小板聚集和肥大细胞脱颗粒。Zhang等(2013)对感染登革-2病毒的白纹伊蚊唾液腺进行差异蛋白质组学研究,经MALDI-TOF/TOF质谱分析,共鉴定出20个蛋白点,其中有12个蛋白被分类为与分子伴侣、免疫应答、细胞骨架、能量代谢、翻译及转录相关的蛋白和脂肪酸类代谢酶。唾液腺中一些蛋白的高度表达表明唾液腺对登革-2病毒的感染具有高敏感性,而从媒介伊蚊唾液腺中鉴定出的差异蛋白可能在登革病毒感染上起到重要作用或可以作为揭示登革热的流行病学指标。

2.4 头部和脑组织蛋白质组

许多危险的病原体已显示它们具有操纵寄生宿主的行为,如摄食行为;另外,还具有增强与脊椎宿主的接触能力,从而有助于病原体的传播,研究发现病原体通过不同的机制能使它们宿主的摄食和探测的频率增多(Hurdetal.,2003)。在疟原虫属与按蚊属相互作用中,显示疟原虫属能影响寄生蚊虫的行为,并且该现象在疟蚊中具有累积效果(Rossignoletal.,1986;Wekesaetal.,1992;Koellaetal.,1998;Andersonetal.,1999)。如,研究显示疟原虫通过两种不同的途径操纵蚊虫宿主,在阶段依赖模型中,即当孢子体准备被传播到脊椎动物宿主时,疟原虫会增加蚊虫传播媒介的叮咬率;反之,在卵囊阶段和尚未能传染脊椎动物宿主时,疟原虫会通过减少蚊虫本能的寻找宿主行为而达到减少蚊虫传病媒介与脊椎动物宿主的接触(Koellaetal.,1998;Andersonetal.,1999)。此外,有研究显示疟原虫的存在能够延长蚊虫的产卵周期,从而增强了疟原虫的感染力(Charlwoodetal.,2011)。然而很少有研究解释寄生虫操纵宿主中枢神经系统的潜在机制。2007年,研究者使用2D-DIGE和MS技术分析了被伯氏疟原虫感染及未被感染的冈比亚按蚊头部蛋白质组,在感染了孢子体的蚊虫头部检测到12个蛋白点的调变,它们经质谱鉴定后,这些蛋白质从功能上分别属于代谢、突触、分子伴侣、信号通路及细胞骨架类的蛋白(Lefevreetal.,2007)。这些结果表明在孢子体感染蚊虫的头部存在能量代谢的改变。一些上调或下调蛋白质也被鉴定出,如突触相关蛋白、14-3-3蛋白及钙调蛋白,以前研究显示这些蛋白在无脊椎动物和脊椎动物的中枢神经系统中起到重要的作用。有趣的是,该研究发现的两个蛋白被显示它们也参与了在其他的宿主-病原体的系统中的行为修饰,即原肌球蛋白参与到甲壳类动物的行为操纵(Bironetal.,2005),磷酸甘油酸酯变位酶涉及到金线虫诱导的蟋蟀的行为操纵(Pontonetal.,2006)。这些蛋白的发现为解释病原体引起宿主行为变化的潜在分子机制提供理论依据,也为研究疟原虫属与按蚊属之间密切的相互作用提供了新的思路和见解。

冈比亚按蚊对于宿主的定位、摄食及交配行为具有良好的适应系统,但这些行为均受大脑神经系统支配,因此研究冈比亚按蚊脑组织的蛋白质组有助于阐明蚊虫脑部的神经信号机制。Dwivedi等(2014)对冈比亚按蚊的脑组织进行蛋白质组学研究,结果显示脑组织所含蛋白质个数大于1 800,其中约15%尚无法确定其功能,已鉴定出的大部分蛋白参与了不同的生物学过程,包括新陈代谢、物质运输、蛋白合成和嗅觉作用,同时鉴定出的10个G蛋白偶联受体蛋白支配蚊虫的感觉传导通路,并且涉及新陈代谢、神经系统及突触小泡运输的蛋白在冈比亚按蚊脑组织内均显著表达,该研究鉴定出的一些新蛋白质可以作为今后疟疾控制策略研究的新靶标。

2.5 卵壳的蛋白质组

昆虫的卵壳为其胚胎提供保护,防止胚胎受到物理的或生物的损伤,确保它们的存活。当前,昆虫卵壳形态学及其成分的了解主要基于对黑腹果蝇的研究(Cavaliereetal.,2008)。然而蚊虫的卵壳在物理性质和结构上,则具有显著的多态性,这可能是因它们要适应多样的生存环境造成的。伊蚊属卵壳有很强的耐干燥能力,在干燥环境下确保胚胎存活数月(Sotaetal.,1992),与伊蚊属不同,冈比亚按蚊的卵壳具有较好的通透性,从而限制了冈比亚按蚊胚胎在潮湿环境下的存活和发育(Beieretal.,1992)。为了更好地了解构成卵壳的蛋白,则需要了解组成蛋白质的差异及它们是如何成功地促进了蚊虫的繁殖。Amenya等(2010)基于蛋白质组学方法并利用蚊虫基因组和转录组数据库,对44个可能与卵壳相关的蛋白进行了质谱鉴定,在鉴定出的蛋白质分子中,有2个卵黄膜蛋白及7个绒毛膜蛋白,同时也鉴定出具有过氧化物酶、虫漆酶和碳酸氧化酶活性的酶类,它们很可能参与了稳定卵壳结构的交联反应,而鉴定出的7个气味结合蛋白与蚊虫卵壳蛋白有关,但它们的作用尚不清楚。这一研究很大程度上弥补了对组成按蚊卵壳蛋白了解的不足。

2.6 精液蛋白质组

诸多研究显示昆虫雄性精液蛋白影响雌性昆虫的生殖和摄食行为(Gillottetal.,2003;Avilaetal.,2011),这些蛋白质可能为减少嗜血节肢动物传播病原体提供新的靶标和途径。埃及伊蚊、白纹伊蚊是一些致病病原体的重要传播媒介,如传播导致登革热、登革出血热的病毒等。目前还没有登革热疫苗及有效治愈方法,登革热感染的防治主要依靠对其蚊虫媒介的控制。了解蚊虫的生殖生物学对于形成有效的传病媒介控制方法起到关键的作用,雄蚊精液蛋白质在蚊虫交配期间转移到雌蚊体内,而获得的这些蛋白会改变雌蚊的繁殖行为和生理过程。因此开展蚊虫精液蛋白质组的研究具有重要意义,Laura等(2011)开展了埃及伊蚊精液蛋白质组研究,利用SILAC和LC-MS/MS技术,共鉴定出145个蛋白质是从雄性埃及伊蚊精液中转移到雌蚊体内,这些蛋白在蚊虫生育能力、激素活力、蛋白质激活/失活和精液利用中起重要的作用,该研究结果为寻找可以改变雌性埃及伊蚊繁殖生物学或摄食方式的候选蛋白奠定了基础,也为全球登革热防控提供新的机会。Bose等(2014)对白纹伊蚊开展转录组和蛋白质组学研究,在白纹伊蚊交配期间,有314个雄性衍生蛋白质转移到雌性白纹伊蚊体内,共鉴定出198个白纹伊蚊的精液蛋白质,它们在白纹伊蚊生殖生物学方面(精子的保护、精卵结合及卵子的产生)起到重要作用,其中有93个白纹伊蚊的精液蛋白被推定在其他昆虫和哺乳动物全蛋白质组具有相应的同源体,然而仅有34个白纹伊蚊的精液蛋白被推断在其他蚊虫精液蛋白质组中存在相应同源体,表明在不同物种间精液的成分存在明显的进化差异。现有蚊虫精液蛋白质组的研究为后续蚊虫生殖生物学、侵入生态学、杂交和进化、疾病传播及媒介控制策略的研究奠定了基础。

3 展望

蚊虫蛋白质组学是对进一步解释蚊虫基因组信息的合理延伸。尽管,目前蚊虫蛋白质组学的研究仍面临诸多的挑战,但是蛋白质组学无疑是推进生物学研究的重要工具。随着质谱技术的发展,已完全有能力进行全蛋白质图谱和定量蛋白表达图谱的鉴定。目前,蚊虫蛋白质组学研究主要集中在“发现蛋白质组学”,即从蚊虫复杂组织中分离的蛋白质被全体地进行特征性分析。蚊虫蛋白质组的鉴定很可能识别出有用的候选抗原,用以发展形成抑制病原体的传播阻断疫苗。

综上所述,剖析蚊虫媒介载体和病原体之间的相互作用的分子基础是媒介传播疾病的至关重要部分。解密主要蚊虫抑制病原体发育和传播的蛋白质组可以为新疾病的防控铺平道路。

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