媒介 昆虫（例如蚊虫）通过吸食宿主 营养 传播多种致命病原体 ， 传播疟原虫、 登革热 病毒 、基孔肯雅热 病毒 、寨卡病毒 等病原微生物，严重威胁人类和作物健康 。 这类刺吸式昆虫的刺探取食被视为是一种高度特异的机械刺激，能够被宿主的机械感知系统所识别。然而，宿主如何特异识别昆虫取食的精细力学刺激，并将之转化为有效的抗虫免疫应答，尚无机制解析。
近日 ，中国科学院微生物研究所叶健研究员 团队在Cell Reports期刊 发表题为Insect salivary effectors disrupt PIEZO1-centric mechanoimmunity against piercing-sucking vectors的研究论文，系统揭示了动植物宿主中保守的力学感受器PIEZO1的抗虫核心功能。PIEZO1能够解码昆虫刺吸产生的触觉刺激，将其转化为胞内钙流，激活钙免疫核心转录因子CBP60g，正反馈激活PIEZO1的转录表达，形成自我放大的抗虫信号回路，进而激活水杨酸介导的抗虫信号通路，启动特异的触觉防御系统。
PIEZO 1 是 一类进化上高度 保守的机械 离子通道 ， 在动植物中均扮演着 细胞力学 解码器的关键角色。它能够感知外界 的 压力、牵张等 物理刺激 ，将其快速 转化为细胞内的生化信号，从而启动相应的生理或防御 应答 。本研究 进一步发现， 植物PIEZO 对不同昆虫取食模式具有显著的选择性——特异响应 刺吸式和锉吸式昆虫取食 产生的力学刺激 ，而对咀嚼式昆虫（如棉铃虫） 取食或 单纯机械损伤 并无明显 反应（图1）。这 一发现表明， PIEZO1并非 一般性的 损伤感受 元件 ，而是一种能够精细 辨别力学场景 的特异性 机械力受体 。
图1 PIEZO1对不同口器昆虫取食响应情况
图2 烟粉虱刺激诱发细胞钙离子振荡
深入机制解析发现， 烟粉虱取食 可特异 激活PIEZO1 介导 的Ca 2+ 信号 通路 ， 引发快速的胞内钙离子振荡（图2）。 激活的钙流增强钙信号转录因子CBP60g的磷酸化水平，正 反馈 激活 PIEZO1 的 转录水平 表达，形成一个 高效的抗性 信号放大回路。上游Ca 2+ 信号 的激活 进一步将抗性 信号传递至 下游的水杨酸 信号 ， 提高水杨酸的生物合成量，从而系统性增强植物对 昆虫侵染的 抗性防御能力 。
昆虫如何应对这种宿主早期高度激活的免疫途径呢？研究发现，烟粉虱取食过程会分泌一种唾液效应蛋白Bsp9，能够 精准靶向PIEZO1 蛋白 的关键 帽（ CAP ） 功能结构域， 解构 PIEZO1三聚体，从而有效 抑制 PIEZO1介导的 抗性 信号 激活 ，实现 抗虫 逃逸。 此外，埃及伊蚊分泌的AaVA-1蚊毒蛋白、灰飞虱分泌的Vg效应蛋白可分别靶向人类和水稻PIEZO1蛋白的CAP区， 由烟粉虱传播的双生病毒中国番茄黄化曲叶病毒（ tomato yellow leaf curl China virus, TYL CCN V）编码的致病因子βC1也 可与 PIEZO1 发生 互作 ，揭示了跨物种的媒介昆虫、病原微生物与宿主在长期共进化过程中形成的保守力学互作核心机制。
目前研究已证实P IEZO 1在小鼠和人类铁代谢、航天失重所致骨丢失 、抗疟疾 及糖尿病心肌病中发挥关键作用，并成为相关疾病治疗的潜在靶点 。 该研究首次将 触觉 感知 过程与免疫 信号 转导系统性地联系起来 ，为理解 虫媒疾病的传播机制 提供了全新的视角，也为 开发虫媒疾病防 控策略提供了 新 靶点（图3）。
图3 PIEZO1介导的力学抗虫调控网络
中国科学院微生物研究所已毕业博士研究生黄显 德 和在读博士研究生高凯星为该 论文 的共同第一作者，叶健研究员和已出站博士后梁芷健为 论文 的共同通讯作者。感谢中国农业大学王 献 兵教授 、 圣路易斯华盛顿大学Elizabeth S. Haswell教授 、 清华大学程功教授 ，以及中国科学院微生物研究所 张杰 研究员、霍岩副研究员和 陈玉海 助理研究员提供的实验材料和技术指导 。
原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124725016286
制版人：十一
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