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袁晶课题组在EMBO Reports发表研究论文,揭示疟原虫有性生殖中雌雄配子体性别决定的分子机制

发布时间:2021-03-09来源: 点击数:

近日,袁晶课题组在EMBO Reports杂志上发表题为Plasmodiumtranscription repressor AP2-O3 regulates sex-specific identity of gene expression in female gametocytes的研究论文。该研究揭示了疟原虫在按蚊寄生传播中有性生殖的性细胞-雌雄配子体的性别决定机制。

原生动物-疟原虫是疟疾传染病的致病病原,每年导致数亿人口感染和数十万人死亡。疟疾的传播必须通过雌性按蚊。疟疾病人或者动物被按蚊叮咬吸血后,疟原虫雌雄配子体伴随血液作为“食物”进入按蚊消化道中肠。雌配子体和雄配子体是疟原虫按蚊寄生传播和有性生殖的第一个细胞阶段,也是疟疾传播的“真凶”。独特的是,雌配子体和雄配子体的基因表达截然不同,呈现出非常明显的性别差异。疟原虫基因组中没有性染色体,至今没有鉴定出明确的性别决定因子。配子体性别如何决定?这个重要问题一直没有答案。

前期工作中通过系统分析疟原虫中转录因子AP2家族成员,我们鉴定出疟原虫在按蚊寄生中各个阶段“雌雄配子体-雌雄配子-合子-动合子-卵囊-子孢子”的特异转录调控因子,绘制出疟原虫转录因子调控基因表达的发育阶段全景图(mBio,2017)。

在上述工作基础上,我们聚焦配子体阶段的转录因子,鉴定出雌配子体转录抑制因子AP2-O3。AP2-O3缺失的疟原虫按蚊传播完全阻断。AP2-O3特异表达在雌配子体细胞,并且细胞核定位。AP2-O3基因敲除后,雌配子体细胞中沉默的雄基因全部被激活表达,导致雌配子体性别特异的转录组紊乱,进一步影响了雌配子体中雌基因的正常表达。AP2-O3通过抑制雌配子体中雄性基因的转录表达,塑造出配子体性别特异的转录组(EMBO Reports,2021)。

疟原虫有性生殖中雌雄配子体的性别决定一直是领域内的未解之谜。我们的工作揭示了转录因子通过抑制反向性别基因表达,调控配子体性别决定的分子机制,为回答这个重要问题提供了新视角。

厦门大学博士后李贞魁为本文第一作者,研究生关杰鹏和刘聪大量参与了该工作,黄佳良教授课题组的硕士研究生杨振纲提供了生信分析支持。袁晶教授为本文通讯作者,厦门大学为第一完成单位。该研究得到国家自然科学基金和厦门大学校长基金资助。

论文全文链接:https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/embr.202051660


(图/文 袁晶课题组)