研究发现抗弓形虫药物设计新靶标
本报讯（记者李思辉 通讯员汪楚琪）近日，华中农业大学农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室教授申邦团队发现定位于人兽共患寄生原虫——弓形虫顶质体的一类全新的丙酮酸转运蛋白，并解析其生物学功能，为抗弓形虫药物研发提供了新靶标。相关成果发表于美国《国家科学院院刊》。
作为真核病原微生物，弓形虫除了拥有真核细胞典型的细胞器结构和生物膜系统外，还具有一种独特的细胞器——顶质体。顶质体活跃而复杂的代谢活动帮助虫体完成胞内寄生。它有4层生物膜结构，是弓形虫体内重要的代谢场所，被视为抗弓形虫药物开发的良好靶标。
传统观念认为，顶质体中的丙酮酸是由PYK2（丙酮酸激酶2）催化PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）产生。该团队通过前期研究发现，PYK2并非顶质体中丙酮酸的主要来源，暗示顶质体中的丙酮酸供应可能主要来自虫体细胞质。但顶质体拥有4层膜包裹的特殊结构，丙酮酸如何从细胞质进入其中？寻找能将丙酮酸运送到顶质体的转运蛋白是该研究想要解决的主要科学问题。
经过近半个世纪的研究，科学家仅发现两类定位于细胞器的丙酮酸转运蛋白，它们分别定位于线粒体和叶绿体。弓形虫体内存在真核细胞中保守的线粒体丙酮酸转运蛋白（MPC），但是没有与叶绿体丙酮酸转运蛋白（BASS2）同源的蛋白。因此，该研究利用蛋白临近标记技术筛选潜在的顶质体丙酮酸转运蛋白，最终发现两个定位于弓形虫顶质体膜上的丙酮酸转运蛋白（APC），它们相互结合，共同发挥转运胞质中丙酮酸进入顶质体基质的功能。
研究显示，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲低APC后，弓形虫顶质体的完整性及其代谢活性受到严重影响，最终虫体生长停滞。通过序列比对发现，APC与MPC、BASS2均没有氨基酸序列上的同源性，是一类全新的丙酮酸转运蛋白。APC在虫体代谢和生长中起关键作用，并且仅存在于弓形虫等含有顶质体的寄生原虫中，宿主细胞不编码同源蛋白。这些特征使其具有成为新型抗寄生虫药物靶标的潜力。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1073/pnas.2314314121
