东方鼠蚤(Xenopsylla cheopis)及其沃尔巴克氏体(Wolbachia)内共生体基因组草图解析：揭示鼠疫传播媒介的分子基础

本研究针对鼠疫主要传播媒介东方鼠蚤(Xenopsylla cheopis)的基因组空白，通过PacBio和Illumina测序技术完成其691 Mb基因组草图组装，鉴定95,638个编码序列(CDS)，首次揭示该蚤类独特的唾液蛋白、解毒酶系及免疫通路特征，并发现其携带的沃尔巴克氏体(Wolbachia)内共生体具有核黄素(B2)合成能力。研究为理解鼠蚤-Yersinia pestis互作机制及开发新型防控策略提供关键分子靶点。

　　

在人类与传染病的漫长斗争中，鼠疫（由Yersinia pestis引起）曾造成三次世界性大流行，至今仍是全球重点监控的烈性传染病。作为主要传播媒介，东方鼠蚤(Xenopsylla cheopis)以其卓越的传病能力闻名——单次叮咬即可将鼠疫杆菌注入人体，效率远超其他蚤类。然而，这种微小跳蚤为何能成为"完美病媒"？其体内究竟藏着怎样的分子武器库？这些谜题因缺乏基因组数据长期悬而未解。与此同时，蚤类独特的无翅形态、极端特化的吸血习性，以及个体间高达400 Mb的基因组大小差异，更使其成为进化生物学研究的"黑匣子"。

美国国立过敏与传染病研究所(NIAID)的Stephen Lu、José M.C. Ribeiro团队联合落基山实验室科学家，在《BMC Genomics》发表首个东方鼠蚤基因组草图。研究采用单雌蚤PacBio长读长(平均14.3 kb)结合Illumina短读长校正的策略，获得包含7,694个contig的691 Mb组装结果。通过BRAKER/Augustus流程预测出95,638个CDS，较已测序的猫蚤(Ctenocephalides felis)多出近40%，其中15,886个基因存在>95%的相似拷贝，暗示蚤类基因组存在大规模复制事件。

关键技术包括：1）采用MagAttract HMW kit从单只蚤提取高分子量DNA；2）PacBio Sequel系统进行全基因组测序（7个SMRTcell，10小时movie时间）；3）Raven组装结合Racon/Minimap2抛光；4）BUSCO评估基因组完整性（完整度92.8%）；5）通过GToTree方法对内共生体进行系统发育分析。

主要研究结果

唾液蛋白特征
在contig 4606上发现6个酸性磷酸酶基因串联排列，contig 1970和3604则聚集22个FS-H/I家族基因。这些在吸血过程中高表达的蛋白可能通过结合生物胺（如组胺）和阻断钠通道(Na_v1.5)来抑制宿主止血反应。与猫蚤比较发现767个保守分泌蛋白，包括脂酶和蛋白酶抑制剂，但鼠蚤特有的血小板激活因子(PAF)乙酰水解酶在除人虱外的其他吸血昆虫中均未发现。

血餐消化机制
鉴定出37个胰蛋白酶样和19个糜蛋白酶样丝氨酸蛋白酶，但缺乏围食膜(peritrophic matrix)形成的关键基因。值得注意的是，14个含几丁质结合域(CBM14)的围食膜蛋白中，7个在血餐后4小时的中肠表达，推测其可能参与气管几丁质重塑而非消化。

血红素管理
发现完整的血红素合成通路8个基因（如ALAS、FECH）和3个血红素加氧酶(HO)基因。特别值得注意的是g49535.t1编码的β-桶状血红素结合蛋白，与人类THAP4的C端结构域相似，可能通过结合一氧化氮(NO)调节氧化应激，该基因在猫蚤中缺失。

免疫系统
鉴定出Toll、IMD、JAK/STAT三大通路核心组件，包括16种模式识别受体（如PGRP、GNBP）和14种抗菌肽（防御素、附着素等）。但与果蝇不同，鼠蚤缺失Unpaired蛋白，且MYD88基因仅在转录组中检测到。

沃尔巴克氏体内共生体
1.5 Mb的contig_730被鉴定为Wolbachia基因组，系统发育显示其不属于已知超群（A-F）。该菌保留完整的核黄素(B₂)合成通路（ribA-ribH），但叶酸(B₉)和硫胺素(B₁)通路不完整，暗示其可能通过提供辅酶FAD维持宿主营养平衡。

转座元件扩张
22%基因组由转座元件构成，显著高于猫蚤（8%）。其中LINE和RTE家族占9.4%，Gypsy/Bel-Pao占9.95%，TC1-Pogo等DNA转座子占8%，这种活跃的转座可能驱动了蚤类基因组的快速进化。

结论与意义
该研究首次绘制了鼠疫主要媒介的基因组蓝图，揭示三大关键发现：1）唾液腺中串联排列的基因簇（如FS-H/I）可能通过快速进化适应不同宿主；2）独特的血红素结合蛋白与延长血餐消化的习性相关；3）沃尔巴克氏体的营养互补作用可能影响蚤类传病效率。这些发现为理解蚤类-病原体共进化提供了分子基础，其中PAF乙酰水解酶、β-桶状血红素蛋白等独特靶点，有望成为新型蚤类控制剂的研发目标。研究建立的基因组资源将推动对Siphonaptera目2,500余种跳蚤的比较基因组学研究，为破解"跳蚤为何善跳"等进化谜题铺平道路。