综述:疾病媒介的基因组学洞察:蚊子、采采蝇、白蛉和锥蝽的趋异进化

【字体: 时间:2025年07月30日 来源:Decoding Infection and Transmission

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  这篇综述系统比较了蚊子(Culicidae)、采采蝇(Glossina)、白蛉(Phlebotominae)和锥蝽(Triatominae)四大疾病媒介的基因组特征,揭示了其吸血习性、繁殖策略和病原传播能力的分子基础。通过分析基因组大小、转座元件(TEs)含量、化学感受器基因(ORs/GRs/IRs)和免疫通路(Toll/Imd/JAK-STAT)的差异,阐明了媒介特异性传播登革病毒(DENV)、疟原虫(Plasmodium)、利什曼原虫(Leishmania)和克氏锥虫(T. cruzi)的机制,为靶向防控提供了新视角。

  

基因组架构塑造媒介能力
比较基因组分析揭示,蚊子、采采蝇、白蛉和锥蝽的基因组差异与其传播病原体的能力密切相关。蚊子基因组普遍庞大且富含转座元件(TEs),其中伊蚊属(Aedes)平均达1529 Mb,按蚊属(Anopheles)约222 Mb,库蚊属(Culex)622 Mb。这种差异主要源于TEs的扩张,例如库蚊quinquefasciatus的TEs占比达29%,而白蛉基因组则相对紧凑(如Phlebotomus argentipes仅97 Mb)。

化学感知的进化特化
不同媒介的嗅觉基因家族呈现显著分化:伊蚊拥有130个以上离子型受体(IRs)以探测宿主挥发酸;采采蝇丢失甜味受体(GRs),保留二氧化碳感知基因以适应专性吸血;白蛉则出现谱系特异性嗅觉受体(ORs)扩张(约140个),其中80%为独有分支。锥蝽中,Rhodnius prolixus的味觉受体(28个GRs)多于Triatoma infestans(11个),反映其更广泛的宿主选择策略。

免疫通路的病原适配
按蚊通过硫酯蛋白(TEPs)家族扩张调控疟原虫杀伤;伊蚊依赖Toll/Imd通路抑制登革病毒复制;采采蝇的抗菌肽attacin和TEPs协同控制锥虫感染;白蛉中肠半乳糖凝集素(galectin)成为利什曼原虫脂磷酸聚糖(LPG)的特异结合靶点。值得注意的是,Rhodnius prolixus缺失Imd通路关键组分,可能促进其共生菌与T. cruzi的共栖。

繁殖策略的基因组印记
采采蝇的胎生繁殖伴随乳汁蛋白基因创新,如Glossina milk gland分泌的Wigglesworthia共生菌提供B族维生素;蚊子和白蛉的卵生特性则与卵黄蛋白基因保守性相关。锥蝽的卫星DNA含量差异显著(Triatoma delpontei达50%),且存在X1X2Y等复杂性染色体系统。

媒介控制的基因组启示
这些发现为精准干预提供靶点:利用Wolbachia感染阻断蚊媒病毒传播;靶向采采蝇乳汁蛋白抑制锥虫垂直传递;调控白蛉唾液蛋白maxadilan可干扰利什曼原虫感染。基因组规模的比较揭示,媒介能力本质上是其基因组架构与生态位互作的产物,未来研究需整合功能基因组学与生态学数据,开发物种特异性的防控策略。

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