葡萄糖调控下简单异尖线虫L3与L4幼虫发育阶段的转录组与蛋白质组耦合分析揭示靶基因及代谢通路机制

本研究针对简单异尖线虫(Anisakis simplex s.s.)L3和L4幼虫阶段在葡萄糖干预下的分子响应机制展开多组学探索。通过耦合转录组(RNA-Seq)和蛋白质组(TMT标记定量)分析，研究人员发现发育阶段对基因和蛋白表达的影响远大于葡萄糖干预，但葡萄糖仍显著调控翻译过程、细胞骨架重组、细胞外基质(ECM)重构及能量代谢相关通路。该研究为寄生虫适应宿主环境的代谢策略提供了新见解，对开发针对寄生虫病的分子靶点治疗具有重要意义。

　　

在海洋生物中广泛存在的简单异尖线虫（Anisakis simplex）是一种具有复杂生命周期的寄生性线虫，其幼虫可通过食用受污染的海鱼进入人体，穿透胃肠道黏膜，损伤胃壁和肠壁，并引发过敏反应，导致的疾病被称为异尖线虫病（anisakiasis）。欧洲食品安全局（EFSA）已将其列为生物危害物质。尽管已知该寄生虫的大部分发育阶段（L3、L4和成虫）在厌氧条件下生存，且幼虫主要从糖类获取能量，但葡萄糖对人类致病阶段L3和L4幼虫的具体影响尚未明确。因此，探究葡萄糖对这些阶段幼虫的分子调控机制，对于理解其生存策略和开发新型防控手段具有重要意义。

在这项发表于《BMC Genomics》的研究中，Polak等人通过耦合转录组和蛋白质组分析，研究了10 mg/mL葡萄糖处理对简单异尖线虫L3和L4幼虫的基因表达和蛋白调控的影响。研究不仅识别了差异表达基因（DEGs）、长链非编码RNA（DELs）和差异调控蛋白（DRPs），还分析了可变剪接事件（ASEs），旨在揭示葡萄糖在寄生虫发育中的代谢作用及其潜在靶点。

研究采用了多种关键技术方法：利用体外培养获取L3和L4幼虫样本（源自波罗的海鲱鱼），通过RNA-Seq进行转录组分析（包括rRNA去除、cDNA文库构建及Illumina测序），使用Proteome Discoverer和SEQUEST-HT进行蛋白质组鉴定与TMT标记定量，结合生物信息学工具（如Ballgown、SUPPA2和g:Profiler）进行差异表达、可变剪接及功能富集分析，并通过qPCR和ELISA对部分结果进行验证。

Glucose-mediated transcriptional regulation: stage-specific changes in L3 and L4 gene expression

研究人员在L3 GLU与L3 CTR比较中识别出317个RNAs（96个下调、221个上调），包括157个DEGs、84个DELs和76个其他RNAs；在L4 GLU与L4 CTR比较中识别出144个RNAs（71个下调、73个上调），包括85个DEGs、40个DELs和19个其他RNAs。阶段间比较（L4 GLU vs L3 GLU）显示620个显著RNAs（285下调、335上调），其中314个为DEGs、163个DELs和143个其他RNAs。GO分析表明，L3阶段富集于有机氮化合物生物合成过程，L4阶段富集于翻译和肽生物合成过程，而阶段间差异主要涉及羧酸代谢、解剖结构发育等过程。这些结果提示发育阶段是基因表达的主要决定因素，但葡萄糖仍调制特定代谢通路。

Analysis of differential alternative splicing events in L3 and L4 stages under glucose treatment

研究识别了葡萄糖处理下的可变剪接事件（DASEs）：L3 GLU vs L3 CTR有258个DASEs（133个ΔPSI< -0.1，125个>0.1），L4 GLU vs L4 CTR有375个DASEs（196个ΔPSI< -0.1，179个>0.1）。类型分布以A3、A5和RI为主。阶段间比较（L4 CTR vs L3 CTR）显示196个DASEs，其中27个与L4 GLU vs L3 GLU重叠。4个DASEs（如dynamin GTPase和spectrin alpha chain）在对照和葡萄糖处理间呈现相反剪接方向，表明葡萄糖可逆转特定基因的剪接模式。

Proteomic profiling of A. simplex larvae under the glucose treatment

蛋白质组分析显示，L3幼虫葡萄糖处理后有43个DRPs（24下调、19上调），L4幼虫有113个DRPs（90下调、23上调）。阶段间比较（L3 vs L4）识别出35个DRPs（5个在L4富集、30个在L3富集）。相互作用网络分析表明，L3阶段蛋白集中于翻译相关集群（如40S ribosomal protein S6和60S ribosomal protein L4），而L4阶段涉及肌肉收缩、蛋白酶体降解和谷胱甘肽解毒等通路。这些发现进一步证实了发育阶段对蛋白表达的主导影响。

Relationship between changes at the proteins and RNAs level

整合分析发现33个转录组与蛋白质组关联信号，其中15个在基因和蛋白水平变化一致（如myosin tail 1和60S ribosomal protein L4），18个与可变剪接和蛋白调控相关。这反映了葡萄糖处理下多层级调控的复杂性，包括转录后修饰和翻译效率差异。

研究结论强调，发育阶段而非葡萄糖可用性是简单异尖线虫L3和L4幼虫转录组和蛋白质组 profiles 的主要决定因素。然而，葡萄糖仍调制与翻译、细胞骨架重组、ECM重组和能量代谢相关的多个通路。通过整合多组学数据，研究揭示了寄生虫适应宿主环境的分子策略，包括可变剪接的调控作用、结构蛋白的修饰以及能量代谢酶的调整。这些发现不仅增进了对寄生虫发育生物学的理解，还为针对异尖线虫病的治疗靶点开发提供了新方向，例如针对葡萄糖代谢酶或剪接机制的干预策略。此外，研究展示了多组学方法在解析复杂生物过程中的优势，为其他寄生虫研究提供了可借鉴的框架。