疟疾媒介按蚊天然抗性基因座中转录增强子的功能解析及其对疟原虫感染的调控机制

本研究针对疟疾媒介按蚊天然抗性机制不明的难题，通过整合ATAC-seq、STARR-seq和RNAi技术，首次系统鉴定了2L染色体上调控疟原虫感染的转录增强子ENH_2L-03。研究发现该增强子通过eRNA介导15个免疫相关基因的协同调控，虽未直接影响疟原虫感染表型，但建立了按蚊非编码调控元件的功能研究范式，为基于天然抗性机制的基因驱蚊技术提供新靶点。

　　

疟疾仍是全球重大公共卫生威胁，而按蚊作为疟原虫的主要传播媒介，其个体间存在显著的感染易感性差异。早在2002年，科学家们发现非洲野生按蚊种群中2L染色体存在控制疟原虫感染结局的关键基因座，但二十年来其分子机制始终成谜。传统研究多聚焦蛋白质编码基因，而占据基因组98%的非编码区域——尤其是调控基因表达的转录增强子（enhancer）——在按蚊抗性中的作用几乎空白。这成为理解疟疾传播异质性的关键缺失环节。

法国巴斯德研究所与威斯康星医学院的联合团队在《Epigenetics》发表突破性研究。团队首先通过STARR-seq（self-transcribing active regulatory region sequencing）技术鉴定的9个候选增强子中，结合ATAC-seq（assay for transposase-accessible chromatin using sequencing）染色质开放性分析，锁定ENH_2L-03为唯一同时满足三大特征的核心调控元件：位于开放染色质区、等位基因活性显著差异、变异位点在野生种群广泛存在。

关键技术包括：1）利用ATAC-seq绘制4a-3A血细胞系开放染色质图谱；2）基于STARR-seq筛选的增强子进行荧光素酶报告基因检测；3）对ENH_2L-03内新发现的增强子RNA（eRNA）进行RNA干扰（RNAi）沉默；4）通过RNA-seq分析eRNA调控网络；5）采用人体疟原虫（Plasmodium falciparum）和小鼠疟原虫（P. berghei）双重感染模型验证表型。

功能表征疟疾易感性基因座中的增强子
通过多组学联合分析发现，9个STARR-seq增强子中仅ENH_2L-02、ENH_2L-03和ENH_2L-07位于开放染色质区。其中ENH_2L-03的抵抗型等位基因显示更强的转录激活能力（p<0.05），且其5个单核苷酸变异与野生种群（n=246）完美对应（图2）。该增强子位于AGAP007051基因内含子区，与既往报道的按蚊免疫基因APL1家族相邻。

ENH_2L-03候选eRNA的发现与调控网络
实验首次检测到一段与ENH_2L-03共线的长链非编码RNA（图3A），其表达可被特异性dsRNA沉默（下降>60%，p=0.01）而不影响宿主基因转录（p=0.64）。RNA-seq揭示eRNA沉默导致15个基因差异表达（FDR<5%），其中13个上调提示其常态下发挥抑制作用。值得注意的是，11个差异基因启动子区富含CAGTYG motif（p=0.0012），与果蝇转录因子Adf1结合位点相似，暗示保守的调控机制。

感染表型与转化价值
尽管eRNA沉默显著改变LRIM6、CEC1等免疫基因表达（表1），但人体和啮齿类疟原虫感染实验均未发现感染率或强度差异（图4）。这可能源于增强子功能的冗余性，需联合靶向其他候选增强子（如ENH_2L-02）以破解天然抗性机制。

该研究创建了首个按蚊增强子功能研究技术体系，证实非编码变异可能通过远程调控影响抗疟表型。ENH_2L-03作为天然抗性基因座的核心调控元件，其携带的种群多态性为基于CRISPR基因驱动（gene drive）的蚊媒防控策略提供了进化依据。未来可进一步解析该增强子与APL1等已知抗疟基因的调控关系，或通过多重增强子编辑实现更精准的群体替代干预。