长角血蜱Serpin基因在蜱虫吸血发育及病原体传播中的作用

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蜱虫是世界上传播病原体种类最多的吸血节肢动物之一。蜱虫通过在人或动物身上持续吸血,并通过分泌唾液将所携带的病原体传播到宿主体内。蜱虫可以传播多种病原体,其中包括病毒、细菌、回归热螺旋体、原虫等。蜱虫分泌的唾液中存在着很多具有生物活性的蛋白分子,这些蛋白通过唾液进入到宿主体内,影响宿主的免疫系统。蜱虫编码的丝氨酸蛋白酶抑制蛋白(Serpins)被认为是蜱类逃避宿主丝氨酸蛋白酶介导的防御途径(如炎症和凝血)的主要媒介之一。Serpins可能在蜱虫吸血发育以及传播病原体过程中发挥重要作用。在本文中,我们采集了中国浙江境内的长角血蜱并从它的cDNA文库中克隆了两条全新的 Serpin 基因---HISerpin-a、HISerpin-b(以下简称 SA、SB)。首先,实时定量PCR实验表明:蜱虫吸血后,SA、SB基因的表达量与吸血前相比明显升高,提示Serpins在蜱虫吸血发育过程中可能发挥重要作用。我们纯化出具有活性的SA蛋白并通过主动免疫的方法免疫Balb/c小鼠,使其具有抗SA蛋白的抗体,然后用蜱虫叮咬具有抗体的小鼠。结果表明,携带SA蛋白抗体的小鼠被蜱虫叮咬的数目减少,且蜱虫在小鼠身上吸血的时间延长,吸血完成时体重较对照组减轻,并且蜱虫蜕皮发育至下一阶段的成功率降低且蜕皮时间延长。然后,通过RNA沉默技术(RNAi),通过显微注射基因特异性双链RNA至蜱虫体内,干扰SA或SB的表达,验证了 Serpin的这一作用。结果显示,当SA、SB基因被RNAi沉默掉之后,蜱虫所表现出的吸血时间延长,体重减轻等表型,与主动免疫的结果一致。接下来,通过沉默掉SA、SB基因,探究基因沉默对蜱虫获取两种代表性病原体(严重发热伴血小板减少综合征病毒(以下简称SFTSV)或巴贝斯虫(Babisia microti,简称Bm)的能力有无影响。初步实验结果显示,在SA、SB沉默后,蜱虫吸血感染Bm的水平较对照组来说有一定程度的降低,但是感染SFTSV的水平较对照组来说有一定程度的升高。在SA、SB基因沉默后,蜱虫体内抗菌肽DFS1、DFS2的表达量降低,而DFS1、DFS2具有抑制SFTSV感染的作用。另外,筛选出长角血蜱的四条免疫相关的信号通路,通过实验检测了蜱虫体内免疫信号通路中几个重要基因STAT、Dorsal、Relish,实验显示,在SA基因沉默时,STAT、Relish基因的表达下调;当SB基因沉默时,STAT、Dorsal、Relish基因的表达均下调。提示,Serpin可能对蜱虫免疫相关信号通路存在一定的调控作用。此外,意外的发现了 SA、SB蛋白以及SA最小活性片段(SA-RCL)蛋白在帮助小鼠抵抗Bm感染红细胞过程中发挥作用,能够抑制Bm对红细胞的侵染,具体机制有待探索。综上所述,我们发现了长角血蜱Serpin基因SA和SB在蜱虫吸血发育及蜱虫获取病原体过程中发挥重要的作用,靶向蜱虫Serpin将是防止虫媒病感染的一种新的方向。
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