Wolbachia调控埃及伊蚊microRNA抗登革病毒感染的机制研究

Wolbachia induces the significant inhibition or even complete blockage of dengue virus transmission in Ae. aegypti, and thus Wolbachia-based strategy has been regarded as a prominent innovational tool in field implementation to control vector-borne diseases. However, it remains unknown how Wolbachia exploits multiple antiviral mechanisms for the pathogen interference. In our preliminary study, we reveal that Wolbachia wAlbB activates host microRNA pathway and induces the expression of aae-miR-34-3p and dps-miR-2526-3p that suppress the dengue virus replication. Based on the bioinformatic prediction, the potential targets of aae-miR-34-3p and dps-miR-2526-3p are the key regulatory genes of immune Toll pathway. These results indicate that Wolbachia might modulate host microRNA pathway and utilize specific microRNAs to activate host immune response, which contributes to the Wolbachia-mediated dengue interference. Therefore, in this project, we commit to the following aims: i) to explore the mechanism that Wolbachia wAlbB manipulates host small RNA regulatory pathway as well as the role of microRNA pathway in anti-dengue defense; ii) to determine Wolbachia endogenous microRNA and the alteration of host microRNA expression profile in Wolbachia wAlbB infected Ae. aegypti; iii) to demonstrate how aae-miR-34-3p and dps-miR-2526-3p regulate the MyD88 and Rel1A genes to activate immune Toll pathway and their role in inhibition of dengue virus serotype-I to IV in Ae. aegypti. This study could reveal novel mechanisms of Wolbachia-induced immune Toll pathway via microRNAs in understanding Wolbachia-mediated inhibition of dengue virus in Ae. aegypti, and it would offer new interference targets for implementation of Wolbachia-based strategies in prevention and control of dengue.

沃尔巴克氏体介导埃及伊蚊对登革病毒传播的显著抑制甚至完全阻断，因而成为蚊媒控制的新型策略。沃尔巴克氏体利用多途径介导宿主抗病毒免疫应答，其机制尚不清楚。申请人前期研究发现：沃尔巴克氏体激活埃及伊蚊微RNA通路，调控宿主aae-miR-34-3p和dps-miR-2526-3p干扰登革病毒复制，该微RNA的靶基因预测为免疫Toll通路的调控基因，提示沃尔巴克氏体可能调控微RNA激活宿主免疫抗登革病毒。本项目拟研究：1）沃尔巴克氏体对埃及伊蚊小RNA调控通路的影响及微RNA通路的抗登革病毒作用；2）wAlbB型沃尔巴克氏体对内源及宿主微RNA的调控；3）aae-miR-34-3p和dps-miR-2526-3p分别调控MyD88和Rel1A基因激活Toll通路的机制，及其对四种血清型登革病毒复制的影响。本项目将阐明沃尔巴克氏体利用微RNA激活宿主免疫的新机制，为预防登革热提供新靶标和科学依据。

近年登革热在我国呈现出流行区域扩展和病例增高的流行新趋势，是世界关注的公共卫生问题之一。目前，由于缺少抗病毒特效药物，尚无对四个血清型登革病毒均具有高保护效力效果的疫苗，蚊媒控制仍是我国乃至全世界登革热预防控制中的重中之重。基于沃尔巴克菌的蚊媒控制技术，于2017年被世界卫生组织列为可推广的预防登革热的蚊媒控制新技术。其理论基础之一为沃尔巴克菌能赋予媒介蚊虫表现广谱的抗病原体特性。但是，沃尔巴克菌介导宿主的抗病原体机制尚未完全清楚。围绕这个前沿核心科学问题，项目主持人基于前期研究阐明的沃尔巴克菌通过提高埃及伊蚊宿主的活性氧水平而激活宿主免疫Toll通路抵御登革病毒感染的分子机制，在此基础上本项目继续深入探索了沃尔巴克菌如何调控埃及伊蚊microRNA及其对具有抗登革病毒效应的Toll通路的调控机制和抗病毒效应强度：1.通过全基因组水平的转录组谱microarray、体内功能实验和病毒感染实验，结果证实wAlbB型沃尔巴克菌可激活埃及伊蚊miRNA通路，抑制血清II型登革病毒的复制；2.根据埃及伊蚊全基因组水平miRNA测序分析、核质分离结合实时荧光定量PCR验证，研究数据阐明wAlbB型沃尔巴克菌通过激活埃及伊蚊miRNA通路改变miRNA的表达谱；3.使用RNA荧光探针进行了荧光原位杂交分析、双荧光素酶报告实验、体内和体外功能获得、缺失和拯救实验，解析了wAlbB型沃尔巴克菌通过aae-miR-34-3p和dps-miR-2526-3p分别靶向调控MyD88和Rel1A基因，激活免疫Toll通路及其下游具有抗病毒效应的抗菌肽，抑制登革病毒复制的新机制。其中，wAlbB型沃尔巴克菌还通过下调aae-lnc-2268使aae-miR-375高表达，从而促进MyD88基因表达。并且，基于aae-miR-34-3p的抗病毒效应在wAlbB型沃尔巴克菌赋予埃及伊蚊的显著抗登革病毒特性中占有重要的作用。上述研究论文正在投稿审核中。共发表本项目标注的论文8篇，其中，本项目为第一标注、项目主持人为通讯作者、影响因子大于5的SCI收录论文2篇。项目主持人参加国际会议1次，全国会议1次，作大会特邀报告报告6次。共培养2名博士研究生，8名硕士研究生和8名本科生。其中，5名硕士研究生已毕业。项目主持人入选3项省级人才项目和奖励荣誉。