ABSTRACT Microsporidia are unfriendly microorganisms, and their infections cause considerable damage to economically or environmentally important insects like silkworms and honeybees. Thus, the identification of measures to improve host resistance to microsporidia infections is critically needed. Here, an overexpressed miR-6498-5p transgenic silkworm line was constructed. Importantly, the survival rates and median lethal doses of the transgenic line were clearly higher after infection with Nosema bombycis . H&E staining and RT-qPCR analyses revealed an inhibitory effect on the proliferation of N. bombycis in the transgenic larvae. Metabolomics analysis further revealed the presence of 56 differential metabolites between the two lines. KEGG analysis of these 56 metabolites found that they were involved in various amino acid and vitamin metabolism pathways. Notably, VB6 metabolism was enriched among the metabolites, and the pathway was well known for its involvement in the synthesis, interconversion, and degradation of amino acids. These suggest that miR-6498-5p modifies parasitic environments to inhibit the proliferation of N. bombycis by affecting the host amino acid metabolism. These results demonstrate the potential of microRNAs as biomolecules that can promote resistance to microsporidia and provide new insights and a new approach to generate microsporidia-resistant biological materials. IMPORTANCE Microsporidia have an extremely wide host range and are capable of infecting a wide variety of insects and vertebrates, including humans, and their lethality to multiple species often poses significant environmental management challenge. Here, we successfully constructed a microsporidium-resistant line in the silkworm, based on the overexpression of miR-6498-5p. Our results strongly support the hypothesis that miR-6498-5p efficiently suppresses the proliferation of Nosema bombycis by regulating the host VB6 metabolism, a key pathway for enzymes involved in amino acid transport and protein metabolism. Our study provides new insights for understanding host anti-pathogen defenses toward microsporidia.

Gene editing techniques are widely and effectively used for the control of pathogens, but it is difficult to directly edit the genes of Microsporidia due to its unique spore wall structure. Innovative technologies and methods are urgently needed to break through this limitation of microsporidia therapies. Here, we establish a microsporidia-inducible gene editing system through core components of microsporidia secreted proteins, which could edit target genes after infection with microsporidia. We identified that Nosema bombycis NB29 is a secretory protein and found to interact with itself. The NB29-N3, which lacked the nuclear localization signal, was localized in the cytoplasm, and could be tracked into the nucleus after interacting with NB29-B. Furthermore, the gene editing system was constructed with the Cas9 protein expressed in fusion with the NB29-N3. The system could edit the exogenous gene EGFP and the endogenous gene BmRpn3 after overexpression of NB29 or infection with N. bombycis.