家蠶微孢子蟲極管蛋白的特徵鑑定及功能分析

《家蠶微孢子蟲極管蛋白的特徵鑑定及功能分析》是依託西南大學，由龍夢嫻擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：家蠶微孢子蟲極管蛋白的特徵鑑定及功能分析
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：龍夢嫻
• 依託單位：西南大學

項目摘要

家蠶微孢子蟲專性寄生於經濟昆蟲家蠶，其快速的水平傳播和經卵垂直傳播所引發的家蠶微粒子病給我國乃至世界養蠶業造成巨大危害。極管作為微孢子蟲特殊的侵染器官，在孢子增殖及感染宿主過程中發揮著至關重要的作用。本研究小組通過家蠶微孢子蟲和其他微孢子蟲基因組序列比對，發現了3個編碼家蠶微孢子蟲極管蛋白的相關基因序列，但它們與已報導的極管蛋白之間無序列同源性。前期研究分析了2個家蠶微孢子蟲極管蛋白的定位特徵，並鑑定了1個極管糖蛋白PTP1。本項目擬在前期研究基礎上，利用本實驗室擁有的家蠶微孢子蟲和家蠶功能基因組研究平台，通過蛋白質組學的方法鑑定家蠶微孢子蟲極管蛋白的組成特徵，分析極管蛋白的表達定位特徵，獲取蛋白糖基化修飾信息，尋找與極管蛋白互作的孢子自身及宿主家蠶靶蛋白。本項目致力於探索極管蛋白在孢子增殖與侵染中的生物學功能，為闡明家蠶微孢子蟲的侵染機制以及家蠶微粒子病的防治奠定堅實的基礎。

結題摘要

微孢子蟲是一類專性細胞內寄生的真核生物，其宿主廣泛，可感染包括人類在內的幾乎所有無脊椎動物和脊椎動物，對人類健康及養殖業造成巨大威脅。目前發現所有微孢子蟲都能採用極管彈出的方式侵染宿主。作為微孢子蟲特殊侵染器官——極管上的蛋白，研究極管蛋白的特徵與功能對揭示微孢子蟲的侵染機制具有重要意義。家蠶微孢子蟲極管蛋白NbPTP1具有O-糖基化修飾，並且NbPTP1能與宿主家蠶BmE細胞發生結合，此結合能力與蛋白糖基化修飾特徵無關，推測微孢子蟲極管彈出後，會與宿主細胞間發生粘附。此外，發現NbPTP1與家蠶微孢子蟲孢壁蛋白NbSWP9間存在互作，且NbSWP9主要定位於彈出極管的前端；而另一個孢壁蛋白NbSWP7並不與NbPTP1存在相互作用，卻可以通過NbSWP9這個橋樑定位於成熟孢子的極管以及發芽彈出的極管上。表明孢壁蛋白通過與極管蛋白之間的互作來錨定極管，使其規則地盤繞於孢子內。除了自身互作蛋白外，我們還鑑定到NbPTP1的一個互作宿主靶蛋白家蠶Myosin-1b類蛋白，沉默Bmmyosin-1b後，家蠶微孢子蟲在宿主家蠶內的增殖率明顯降低。推測微孢子蟲彈出極管刺破宿主細胞後，其極管蛋白1通過與宿主Myosin-1b蛋白的相互作用，使極管能穩定的刺入到宿主細胞中，從而保證孢原質向宿主細胞內的運輸。另一方面，我們對微孢子蟲的兩種新的極管蛋白PTP4和PTP5進行了鑑定。不同於NbPTP1的定位特徵，家蠶微孢子蟲的NbPTP4和NbPTP5僅定位於發芽極管的前端和發芽孔位置，暗示其功能與NbPTP1存在差異。此外，我們與美國合作研究發現，感染人的海倫微孢子蟲極管蛋白4（EhPTP4）定位於發芽極管的最前端，首次發現了與微孢子蟲侵染相關的細胞受體蛋白 TfR1，分析證實了EhPTP4和TfR-1之間具有互作關係，缺失TfR-1後顯著降低微孢子蟲的侵染率，證明了海倫微孢子蟲極管頂端是通過細胞內吞的作用進入宿主細胞以實現微孢子蟲的入侵感染。我們的工作發現微孢子蟲的極管蛋白除了組裝極管的功能外，還可以與宿主發生相互作用以促進微孢子蟲的侵染，為揭示微孢子蟲侵染機制提供了新的線索和思路。本項目的部分研究成果已被Plos Pathogens、Infection and Immunity等國內外知名雜誌發表，相信後續還有更重要的成果發表，希望本項研究能繼續得到國家自然科學基金的支持。