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按蚊腸道中的共生菌對其營養(yǎng)代謝和傳病能力均至關重要。按蚊吸食血液并消化蛋白而獲取色氨酸等必需氨基酸，但共生菌如何參與按蚊的氨基酸代謝并影響其生理過程尚不清楚。2022年4月18日，復旦大學生命科學學院王敬文教授和唐惠儒教授研究組將上述問題相關的合作研究結果發(fā)表在Nature Microbiology上（Anopheline mosquitoes are protected against parasite infection by tryptophan catabolism in gut microbiota）。該研究發(fā)現(xiàn)按蚊共生菌可促進色氨酸代謝物3-羥基犬尿氨酸（3HK）的累積，進而破壞按蚊腸道圍食膜結構，促進瘧原蟲感染。共生菌中的產(chǎn)堿假單胞菌可通過編碼犬尿氨酸酶，分解3HK而保護圍食膜，提高按蚊對瘧原蟲的抵抗性。
該研究應用SCIEX 四極桿-線性離子阱復合質(zhì)譜QTRAP®系統(tǒng)定量分析了清除共生菌對按蚊體內(nèi)色氨酸代謝的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)抗生素清除共生菌導致按蚊體內(nèi)多種色氨酸代謝物的累積，其中3HK的累積會促進瘧原蟲感染。進一步的機制研究發(fā)現(xiàn)，3HK的累積會破壞按蚊圍食膜結構，促進瘧原蟲感染。而后，對按蚊共生菌結構和基因組的分析發(fā)現(xiàn)了可代謝3-羥基犬尿氨酸的產(chǎn)堿假單胞菌。該菌編碼的犬尿氨酸酶可以降解3-羥基犬尿氨酸。突變此基因導致產(chǎn)堿假單胞菌喪失對3-羥基犬尿氨酸的降解作用，從而使按蚊對瘧原蟲易感性增加。總之，按蚊共生菌通過參與色氨酸代謝而影響瘧原蟲感染。
使用SCIEX QTRAP® 6500+系統(tǒng)（LC-MS/MS），上述研究定量分析了對照組和抗生素處理組按蚊在血液喂食0h和24h后代謝組差異規(guī)律，特別關注了13種色氨酸代謝物。進一步通過整合分析代謝組及轉錄組等數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)共生菌參與按蚊的色氨酸代謝并調(diào)控宿主對瘧原蟲的耐受性。
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