两种具有NTPase结构的疟原虫蛋白表达水平及功能研究

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目的:疟疾(Malaria)是由疟原虫引起的原虫感染性疾病,是世界卫生组织重点公共卫生扶持项目之一。据世界卫生组织(WHO)2019年统计全球已有疟疾病例近2.28亿,每年在全世界死亡人数达百万人。疟原虫感染早期,红细胞感染率和配子体数量升高,然而配子体对蚊的感染力却显著减弱或完全丧失,即疟原虫向媒介按蚊的传播过程中,出现蚊阶段虫体发育障碍的自然传播阻断现象。通过蛋白质组学方法筛选出感染后期配子体原虫表达下调的蛋白共106个,对其蛋白功能域分析确定一组含有P-loop核苷三磷酸水解酶结构域(P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolase,NTPase)的蛋白很可能与配子体的活力相关。本研究通过利用基因重组技术建立带有HA标签的目的基因疟原虫株,通过免疫学和分子生物学实验方法确定两个具有NTPase结构蛋白在疟原虫配子体的表达与定位,通过敲除目的基因确定目的蛋白在疟原虫发育过程中的生物学功能,以期为研制和开发新型抗疟药物靶点提供有效的实验室依据。研究方法:1.HA标签虫株的建立。通过基因重组技术构建插入HA标签的伯氏疟原虫株。利用电转仪将目的片段电转染至疟原虫成熟裂殖体,尾静脉感染小鼠,24h后给予小鼠乙胺嘧啶进行药物筛选。7d后尾静脉取血提取阳性克隆虫株的基因组DNA进行PCR鉴定,筛选HA标签虫株。2.候选基因基本生物学分析。使用间接免疫荧光实验(IFA)和免疫印迹技术(WB)确定HA标签虫株蛋白的定位与表达。3.体内实验。观察基因敲除虫株与野生虫株感染小鼠的原虫血症、生存率。4.体外实验。观察基因敲除虫株与野生虫株感染小鼠的雄配子出丝以及动合子培养形成数量。结果:1.通过IFA检测HA标签荧光信号证实PbANKA_040430、PbANKA_083270能够在疟原虫配子体阶段表达。运用WB检测发现PbANKA_040430、PbANKA_083270蛋白分子量与Plasmodb数据库的预测一致。2.通过线粒体纯化实验确定PbANKA_040430、PbANKA_083270在疟原虫线粒体表达。3.△pb040430、△pb083270虫株感染小鼠疟原虫血症与WT感染组相比未见统计学差异。△pb040430感染小鼠比WT感染小鼠提前出现死亡情况,两组均在第16天全部死亡。△pb083270感染小鼠与WT感染小鼠死亡情况相同,两组均在第18天全部死亡。4.△pb040430、△pb083270虫株感染小鼠雄配子出丝能力比WT感染小鼠雄配子出丝能力明显降低,且体外动合子培养实验结果显示敲除虫株感染小鼠形成动合子数量明显少于WT组。结论:1.具有P环NTPase结构的PbANKA_040430、PbANKA_083270蛋白在疟原虫配子体时期表达,表达部位位于疟原虫线粒体;2.具有P环NTPase结构的PbANKA_040430、PbANKA_083270蛋白缺失导致疟原虫雄性配子体出丝能力降低,动合子体外无法形成,提示其在疟原虫有性阶段发育过程中具有一定的生物学功能。
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