QUAD 6500+应用案例 —共生菌对按蚊代谢与传病的影响

按蚊肠道中的共生菌对其营养代谢和传病能力均至关重要。按蚊吸食血液并消化蛋白而获取色氨酸等必需氨基酸，但共生菌如何参与按蚊的氨基酸代谢并影响其生理过程尚不清楚。2022年4月18日，复旦大学生命科学学院王敬文教授和唐惠儒教授研究组将上述问题相关的合作研究结果发表在Nature Microbiology上（Anopheline mosquitoes are protected against parasite infection by tryptophan catabolism in gut microbiota）。该研究发现按蚊共生菌可促进色氨酸代谢物3-羟基犬尿氨酸（3HK）的累积，进而破坏按蚊肠道围食膜结构，促进疟原虫感染。共生菌中的产碱假单胞菌可通过编码犬尿氨酸酶，分解3HK而保护围食膜，提高按蚊对疟原虫的抵抗性。 

该研究应用SCIEX 四极杆-线性离子阱复合质谱QTRAP®系统定量分析了清除共生菌对按蚊体内色氨酸代谢的影响规律。研究发现抗生素清除共生菌导致按蚊体内多种色氨酸代谢物的累积，其中3HK的累积会促进疟原虫感染。进一步的机制研究发现，3HK的累积会破坏按蚊围食膜结构，促进疟原虫感染。而后，对按蚊共生菌结构和基因组的分析发现了可代谢3-羟基犬尿氨酸的产碱假单胞菌。该菌编码的犬尿氨酸酶可以降解3-羟基犬尿氨酸。突变此基因导致产碱假单胞菌丧失对3-羟基犬尿氨酸的降解作用，从而使按蚊对疟原虫易感性增加。总之，按蚊共生菌通过参与色氨酸代谢而影响疟原虫感染。

使用SCIEX QTRAP® 6500+系统（LC-MS/MS），上述研究定量分析了对照组和抗生素处理组按蚊在血液喂食0h和24h后代谢组差异规律，特别关注了13种色氨酸代谢物。进一步通过整合分析代谢组及转录组等数据发现共生菌参与按蚊的色氨酸代谢并调控宿主对疟原虫的耐受性。