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袁晶教授课题组在《Current Biology》发表研究性论文,揭示疟疾病原疟原虫在按蚊传播过程中动合子运动能力的信号控制机制

发布时间:2018-08-29来源:生命科学学院点击数:1081

    8月24日,《Cell》子刊《Current Biology》在线发表了厦门大学生命科学学院袁晶教授题为“ISP1-Anchored Polarization of GCβ/CDC50A Complex Initiates Malaria Ookinete Gliding Motility”的研究论文。该工作揭示了疟疾病原疟原虫通过媒介按蚊传播过程中的关键步骤---控制动合子运动的环磷酸鸟苷cGMP信号的激活机制。

    疟原虫属于顶复体亚门原生动物,每年导致数亿人口感染疟疾和超过40万病人死亡。疟原虫通过雌性按蚊在哺乳动物宿主间传播。疟疾病人被按蚊叮咬吸血,疟原虫雌雄配子在按蚊消化道中受精形成合子,进一步变形发育为具有运动能力的新月形动合子。只有获得运动能力的动合子,才能穿越按蚊消化道单层上皮细胞,成功感染按蚊媒介。动合子运动是由cGMP信号控制的,上游分子GCβ(cGMP合成酶)和PDEδ(cGMP分解酶)如何协同作用,从而启动cGMP信号,分子机制至今未知。

图. 疟原虫GCβ蛋白在成熟动合子(新月形)顶体突出一侧聚集

    课题组在前期工作中,建立了疟原虫高效CRISPR/Cas9方法(mBio,2014;Molecular & Biochemical Parasitology, 2016;mBio,2017;MBP,2018a和2018b)。在本研究中,通过大量基因修饰模型,发现GCβ缺失导致动合子运动完全丢失,进而失去按蚊感染和传播能力。研究还发现,GCβ由细胞质均匀分布改变为在动合子顶体突出一侧聚集,并且GCβ聚集和动合子成熟完全同步,显示GCβ聚集可能直接激活cGMP信号。进一步分析发现,GCβ聚集的同时,PDEδ依然维持胞质分布,这一对信号合成/分解酶的定位改变,直接提高了局部cGMP浓度,从而起始cGMP/PKG信号和激活动合子运动。较之真核细胞生物中外源配体激活的GC /cGMP信号,本研究揭示了一种新的cGMP信号时空调控方式。

    本工作还发现GCβ结合蛋白CDC50A,后者承担分子伴侣功能,在动合子转化和成熟动合子中,稳定GCβ。此外,进一步筛选发现动合子内膜复合物蛋白ISP1,能够结合和锚定GCβ/CDC50A复合物,在成熟动合子中维持复合物的聚集。本研究为深入开展寄生性原生动物的发育转化和信号调控提供了线索和借鉴。

     该工作历时四年,由博士毕业生高涵(第一作者)、博士生杨振科和王旭(共同第一作者)、硕士生钱鹏戈和洪仁杰完成;袁晶教授为通讯作者;厦门大学为第一完成单位。该研究得到国家自然科学基金委、中组部“青年千人计划”和厦门大学校长基金的资助。

    论文全文链接:https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(18)30860-1

(生命科学学院)