雄性蚊子如何弥补只有一条X染色体的缺陷

大多数人都会同意蚊子是地球上最烦人的物种之一。它们用翅膀呜呜地呼呼地叫，让我们彻夜难眠，同时寻找咬我们、吸我们血的方法。然而，蚊子不仅令人讨厌，它们还可以传播一系列严重的、有时甚至是致命的疾病。蚊子携带的最危险的疾病之一是疟疾，这种疾病每年影响数百万人并导致数十万人死亡，主要发生在非洲国家。疟疾是由疟原虫寄生虫引起的，这种寄生虫通过蚊子叮咬传播，特别是沼泽蚊子（按蚊）的叮咬。重要的是，只有雌性蚊子才会叮人，因为它们需要血液中的营养来产卵。因此，科学家们有兴趣了解雄性和雌性蚊子之间分子差异的机制，因为它可以帮助我们开发对抗疟疾的新方法。

就像人类一样，蚊子的性别是由性染色体决定的：雌性有两条 X 染色体 (XX)，而雄性有一条 X 和一条 Y 染色体 (XY)。这可能是有问题的，因为男性的 X 染色体基因数量只有女性的一半，因此 X 染色体的蛋白质数量也只有女性的一半。为了弥补这一点，必须有一种方法来增加男性 X 染色体基因的表达。然而，没有人知道蚊子的这种机制是什么。

Claudia Keller Valsecci 博士小组的 Agata Kalita 是这项研究的第一作者，由勃林格殷格翰基金会 (BIF) 的奖学金资助，她是这项研究的带头人。他们与美因茨大学医学中心的 Maria Felicia Basilicata 博士、法国斯特拉斯堡大学的 Eric Marois 博士和荷兰格罗宁根大学的 Franjo Weissing 教授的团队合作。研究人员共同发现，蛋白质 SOA（性染色体激活）是平衡雄性蚊子 X 染色体基因表达的关键调节因子。他们发现 SOA 通过与 X 染色体基因结合并增加其表达来发挥作用，但仅限于男性。另一方面，雌性蚊子只产生少量非常短、无功能的 SOA。

Kalita 评论了这项研究：“平衡性染色体上的基因表达对于某些物种的发育至关重要。然而，其他物种根本没有这样的机制。出乎意料的是，我们发现在蚊子中，通过 SOA 平衡 X 染色体表达并不是必需的。”促进发育，但它确实给雄性带来了领先优势。” Keller Valsecci 补充道：“这是一个重要的线索，说明性染色体上平衡基因表达的机制最初是如何进化的。”共同资深作者巴斯利卡塔强调：“了解作用于性染色体的分子原理将有助于我们了解男性和女性在各种人类病理学中的差异。”

该小组的研究结果发表在《自然》杂志上，标志着我们在理解性染色体上基因表达如何平衡方面向前迈出了重要一步。研究人员推测，对只影响一种性别的基因进行基因改造可能是减少吸血雌性蚊子数量的有效策略，这将是对抗疟疾的巨大福音。

由于 Agata Kalita 在这项研究中的贡献，她荣获 2023 年国际伯恩斯蒂尔分子生命科学博士研究奖荣誉奖。

资源 Johannes Gutenberg Universitaet Mainz. "How male mosquitoes compensate for having only one X chromosome." ScienceDaily. ScienceDaily, 6 October 2023. <www.sciencedaily.com/releases/2023/10/231006104515.htm>.