细菌表达的重组TMOF可诱导白纹伊蚊幼虫死亡并改变其肠道微生物群

为什么微小的蚊子对我们很重要

蚊子虽小，但对人类健康的影响巨大。像亚洲虎蚊（白纹伊蚊，Aedes albopictus）这样的物种会传播登革热、基孔肯雅热、寨卡等疾病，每年让数百万人患病。许多用于控制蚊子的化学物质正在失去效力，且可能对环境和其他生物造成危害。本研究探索了一种生物学替代方法：利用无害细菌大量生产一种小型天然分子，该分子能特异性杀死蚊幼虫并干扰它们肠道内的微生物，同时尽量不伤及其他生物。

削弱蚊幼虫的新途径

这项工作聚焦于一种名为TMOF的短肽片段，最初在雌蚊中发现。在蚊子体内，TMOF通过抑制胰蛋白酶（一种分解食物的关键肠道酶）的产生，起到抑制消化的作用。缺乏正常消化后，蚊幼虫会停止进食、营养不良并死亡。研究人员将常用的实验室细菌大肠杆菌（Escherichia coli）改造为产生融合型TMOF。他们首先合成了经过密码子优化、便于细菌高效翻译的TMOF DNA拷贝，然后将其插入用于安全高水平蛋白表达的质粒载体中。只有成功用TMOF基因替换内置毒素基因的细菌能够存活，这有助于保证大多数存活菌株都是高效的TMOF生产者。

从细菌工厂到死亡的幼虫

改造后的细菌在培养后被诱导表达融合蛋白，研究团队破裂细胞并使用称为裂解液的液相部分来测试对二龄白纹伊蚊幼虫的毒性。幼虫暴露于含蛋白质更多的裂解液时死亡率更高；两天内致死50%的浓度约为每毫升242微克。当研究者使用基于镍的层析柱纯化TMOF融合蛋白，去除大部分其它细菌蛋白后，其效力大大提高：达到相同杀伤水平仅需约每毫升2.1微克，比粗裂解液高出一百多倍的效率。在库蚊（Culex）幼虫中也观察到类似效应，表明该方法可作用于多种蚊子物种。

这种微小分子如何造成伤害

为确认TMOF本身负责毒性，研究团队证明用消化酶胰蛋白酶切割融合蛋白会释放出仍具活性的片段，该片段仍能杀死幼虫；而故意移位的基因版本则完全失去毒性。他们随后测量了暴露于重组蛋白的幼虫肠道中的胰蛋白酶活性，发现其下降了近一半，与TMOF阻断新酶产生的设想相符。在处理组幼虫中，发育延迟、许多蛹死亡，存活羽化为成虫的个体也仅能存活一到两天。这些发现支持这样一种图景：工程化蛋白被摄入后，在碱性幼虫肠道中被剪切成活性TMOF片段，随后关闭通常用于产生消化酶的生物合成机制。

对非目标生物友好，对肠道微生物严苛

任何新的防治方法都必须对其他生物安全。当相同含TMOF的裂解液给予果蝇、一种常见甲虫和一种小型鱼类时，长期观察期内未见疾病或异常行为。这与先前工作一致，表明TMOF的靶点仅存在于蚊虫及少数相关昆虫中。团队还调查了在蚊幼虫体内自然存在的细菌会发生什么。通过对处理组与对照组幼虫肠道微生物的DNA测序，他们发现暴露于TMOF后整体多样性下降。两大类群Pseudomonadota和Bacillota的丰度下降，而另一类群Actinomycetota的丰度增加。许多常见的属和种被不同的微生物所取代，表明通过TMOF扰乱消化会重塑肠道生态系统，可能进一步削弱幼虫健康。

这对蚊虫防治可能意味着什么

总体而言，本研究表明可以将无害细菌改造成高效的工厂，生产一种类激素的天然小分子，该分子可在极低剂量下选择性杀死蚊幼虫。此方法成本低、可扩展，并且在目前测试的非目标物种中表现出安全性。通过既使幼虫饿死又改变其肠道微生物平衡，基于TMOF的处理方法可能成为一种环境友好的工具，帮助减少传播疾病的蚊虫数量。然而，在此类方法投入野外使用之前，仍需更长期的现场试验以确认其安全性、稳定性和现实世界的有效性，并完善投放方式，例如将蛋白固定在幼虫易于滤食的颗粒上等。

引用: Deepthi, M., Vadakkadath Meethal, K. Bacterially expressed recombinant TMOF induces mortality and gut microbial alterations in Aedes albopictus larvae. Sci Rep 16, 14494 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41440-3

关键词: 蚊虫防治, 生物幼虫杀灭剂, 白纹伊蚊, 肠道微生物组, 重组肽