一种化学感受蛋白帮助冈比亚按蚊抵御拟除虫菊酯

Nature

今天看的这篇文章是关于昆虫化学感受蛋白(CSP)与拟除虫菊酯（pyrethroids）的抗药性相关的一篇文章。

Abstract：

本世纪以来，拟除虫菊酯浸染后的蚊帐使得非洲地区与疟疾相关的发病率和死亡率显著降低，但在这种强烈的自然选择下，冈比亚按蚊逐渐产生适应性，sensory appendage protein (SAP2)在蚊子的足上富集，并产生抗药性，SAP2在有抗药性的种群以及接触到pyrethroids时会大量表达。
SAP2的沉默会恢复杀虫剂对蚊子的致死，而SAP2的过表达会导致抗性的增强，这可能是由于SAP2与pyrethroids的高亲和性导致的。

Backgroud

long-lasting insecticidal nets (LLINs)是一种长效的抗虫蚊帐，具有群体效应，可以大幅降低疟原虫的发育和transmission。通过分析来自布基纳法索和科特迪瓦地区的冈比亚按蚊种群抗药性的基因表达谱，
高拟除虫菊酯抗性和低PBO(是一种由细胞色素P450引起的代谢抗性的有效抑制剂，是细胞色素P450迄今为止最有效的抗性机制）通过阻断这种抗药性机制，PBO-拟除虫菊酯网可恢复对杀虫剂的敏感性）的协同筛选，发现有一种结合蛋白家族，即感觉性附肢蛋白（SAP2），在这些群体中中高表达，它是化学感觉蛋白（CSP）家族的成员，CSP是一种仅在节肢动物中发现的可溶性蛋白，有研究证明拟除虫菊酯杀虫剂可以引起诱导CSP家族的成员产生。

Result：

CSP expression and localization

1.验证CSP表达升高是否与拟除虫菊酯的抗药性相关,与对照组(易感品系)相比，具有拟除虫菊酯抗性的蚊子SAP2和CSP6显著高表达。2.确定了CSP在多个组织中的表达定位，这些区域是蚊子与蚊帐的主要接触点：腿，头和触角；主要的排毒组织：马氏小管和中肠；生殖器；腹部。
3.通过抗性蚊子暴露在拟除虫菊酯的时间的增加，SAP2，CSP6,
SAP3以及CSP4被显著的诱导出来，SAP2, SAP1 和 CSP3在多个组织中诱导出来，而 CSP4, CSP6以及CSP1 在单个组织中表达出来。

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CSPs confer resistance

1. RNAi使这些蚊子的CSP沉默（沉默SAP2几乎完全恢复了对拟除虫菊酯溴氰菊酯的敏感性），然后将其分别暴露于杀虫剂（不同类型拟除虫菊酯，氨基甲酸酯和有机磷酸盐）中，试验证明，暴露于其他类别杀虫剂后，未观察到明显死亡率变化，表明该沉默CSP基因对拟除虫菊酯类杀虫剂具有特异性。

2. 接下来逐个沉默CSP基因，发现，沉默其他CSP（SAP3、CSP4和CSP6等）对杀虫剂类别所导致的死亡率无影响，但沉默SAP2可以特异性影响拟除虫菊酯—溴氰菊酯所导致的死亡率，试验结果可以直接将这种蛋白质的功能与对杀虫剂的抗性联系起来。

3. 为了确定化学感应蛋白是否充当了拟除虫菊酯结合蛋白，在大肠杆菌中异源表达了与SAP2密切相关的两个CSP（SAP1和SAP3），并使用荧光标记N-苯基-1-萘胺和一组杀虫剂（溴氰菊酯、氯菊酯和α-氯氰菊酯），将其组合并进行了竞争性结合测定：结果表明拟除虫菊酯与SAP2具有比其他SAP蛋白更高的特异性结合能力。

   
   
   SAP2调控对拟除虫菊酯的抗性

Selective Sweep

使用冈比亚按蚊（Anopheles gambiae）1000基因组计划的数据和进一步的从头测序，在基因水平处寻找特异性选择的证据：田间样品的纵向测序和来自野生物种的可用转录组数据表明，该机制已在西非的多个国家中选择，突出了其在田间环境中的相关性。

SAP2处于自然选择状态

Discussion

他们发现了一种抗药性蚊子的抗性机制，SAP2可能通过直接隔绝杀虫剂，或者阻止杀虫剂对神经系统的作用，再或者可以促进解毒酶的作用，接下来需要开发新的抑制剂来整合到蚊帐中去趋避蚊子。

reference：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1864-1#MOESM4
https://mp.weixin.qq.com/s/3fsHGd2QkEHQ2BXb69h_ZQ