按蚊腸道中的共生菌對其營養(yǎng)代謝和傳病能力均至關(guān)重要。按蚊吸食血液并消化蛋白而獲取色氨酸等必需氨基酸，但共生菌如何參與按蚊的氨基酸代謝并影響其生理過程尚不清楚。

2022年4月18日，復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院王敬文教授和唐惠儒教授研究組將上述問題相關(guān)的合作研究結(jié)果發(fā)表在Nature Microbiology上（Anopheline mosquitoes are protected against parasite infection by tryptophan catabolism in gut microbiota）。該研究發(fā)現(xiàn)按蚊共生菌可促進(jìn)色氨酸代謝物3-羥基犬尿氨酸（3HK）的累積，進(jìn)而破壞按蚊腸道圍食膜結(jié)構(gòu)，促進(jìn)瘧原蟲感染。共生菌中的產(chǎn)堿假單胞菌可通過編碼犬尿氨酸酶，分解3HK而保護(hù)圍食膜，提高按蚊對瘧原蟲的抵抗性。
 
該研究應(yīng)用SCIEX 四極桿-線性離子阱復(fù)合質(zhì)譜QTRAP^®系統(tǒng)定量分析了清除共生菌對按蚊體內(nèi)色氨酸代謝的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)抗生素清除共生菌導(dǎo)致按蚊體內(nèi)多種色氨酸代謝物的累積，其中3HK的累積會促進(jìn)瘧原蟲感染。進(jìn)一步的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，3HK的累積會破壞按蚊圍食膜結(jié)構(gòu)，促進(jìn)瘧原蟲感染。而后，對按蚊共生菌結(jié)構(gòu)和基因組的分析發(fā)現(xiàn)了可代謝3-羥基犬尿氨酸的產(chǎn)堿假單胞菌。該菌編碼的犬尿氨酸酶可以降解3-羥基犬尿氨酸。突變此基因?qū)е庐a(chǎn)堿假單胞菌喪失對3-羥基犬尿氨酸的降解作用，從而使按蚊對瘧原蟲易感性增加�？傊�，按蚊共生菌通過參與色氨酸代謝而影響瘧原蟲感染。
 

使用SCIEX QTRAP® 6500+系統(tǒng)（LC-MS/MS），上述研究定量分析了對照組和抗生素處理組按蚊在血液喂食0h和24h后代謝組差異規(guī)律，特別關(guān)注了13種色氨酸代謝物。進(jìn)一步通過整合分析代謝組及轉(zhuǎn)錄組等數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)共生菌參與按蚊的色氨酸代謝并調(diào)控宿主對瘧原蟲的耐受性。 文中報(bào)道的13種色氨酸及其代謝物的測定方法簡明易行（詳見原文），此做簡述。將每個樣本30mg（約15只按蚊）用預(yù)冷的80%甲醇水溶液提取，上清液冷凍干燥。復(fù)溶提取物在MRM模式（詳細(xì)參數(shù)見論文附表6）下進(jìn)行LC-MS/MS定量測量 （C18色譜柱，10min洗脫時間）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從8-10個生物學(xué)重復(fù)中獲得。

 
文中使用的定量代謝組學(xué)平臺：
QTRAP^® 6500+系統(tǒng)
 
SCIEX QTRAP^®質(zhì)譜平臺整體優(yōu)勢

●優(yōu)異的靈敏度與定量能力 
●擴(kuò)展的動態(tài)線性范圍
●更快速的掃描速度和極性切換速度
●內(nèi)置線性離子阱質(zhì)譜功能同時實(shí)現(xiàn)定量和定性
●穩(wěn)定、可靠、耐用

復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院馮岳彪、彭葉青、宋秀梅和溫菡是該論文同等貢獻(xiàn)第一作者，王敬文教授和唐惠儒教授為并列通訊作者。本文所用圖表均來自原文，其版權(quán)屬原文所有。