A Sarcocystidae-specific striated fiber assemblin protein SFA5 is required for parasite division in Toxoplasma gondii
第一作者：李月堡
通讯作者：龙少军
研究背景
弓形虫病是由刚地弓形虫（Toxoplasma gondii）引发的全球性人兽共患病，对人类（尤其是孕妇、免疫系统功能低下人群）和家畜的健康构成了严重威胁。刚地弓形虫的生命周期非常复杂，包括多个宿主和不同的形态变化，其细胞分裂机制对于疾病的传播和持续感染宿主至关重要。然而，关于弓形虫细胞分裂的具体分子机制，目前仍知之甚少，尤其是关键蛋白质成分及其调控机制的研究。中国农业大学龙少军研究团队采用分子生物学技术，对弓形虫的细胞分裂机制进行了深入探究，发现了关键蛋白SFA5（条纹纤维组装蛋白5），并阐明了其在寄生虫生命周期中的重要功能，为未来的疾病治疗和防控提供了宝贵的科学依据。
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1. SFA5的发现及其在细胞分裂中的关键作用
本研究运用邻近生物素标记技术，结合TurboID生物素连接酶，识别了弓形虫中SFA蛋白家族的新成员——SFA5；通过CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术，在SFA2蛋白的C端融合了TurboID标签，成功捕获并鉴定了与之相互作用的SFA5；进一步利用水稻TIR1（OsTIR1）F74G突变体构建了OsTIR1F74G（植物生长素诱导降解系统），实现了SFA5的特异性耗竭。通过添加诱导剂5-Ph-IAA（5-苯甲酰吲哚-3-乙酸）触发的蛋白质降解试验结果显示，SFA5耗竭的弓形虫在分裂过程中出现了子代形成缺陷和核分离异常，这些表型变化（见图1）直接证明了SFA5在弓形虫细胞分裂过程中发挥关键作用。
图1 弓形虫中SFA2‑TurboID构建过程示意图。(A) 使用CRISPR/Cas9系统将TurboID-4Ty-DHFR插入到SFA2蛋白C末端。(B—C) 通过IFA和蛋白质印迹法确认SFA2‑TurboID融合株。
2. SFA5的进化保守性分析及其作为治疗靶点的潜力
通过系统的进化分析发现，SFA4在顶复门寄生虫中广泛保守，而SFA5则在肉孢子虫科寄生虫中显示出特异性，表明SFA5可能在顶复门寄生虫的进化过程中经历了独特的适应性变化。SFA5的物种特异性为其作为潜在治疗靶点提供了理论基础，特别是考虑到其在细胞分裂中的关键作用，SFA5的特异性耗竭可能对特定寄生虫类群具有选择性毒性，而不会对宿主细胞产生广泛的毒性效应（见图2）。这一发现为针对弓形虫及其他肉孢子虫科寄生虫的精确治疗提供了新的思路。
3. SFA5对弓形虫致病力的体内验证
本研究在小鼠模型中通过5-Ph-IAA诱导剂处理，特异性耗尽了弓形虫中的SFA5。感染试验结果显示，经5-Ph-IAA处理的小鼠在弓形虫感染后生存率显著提升，体重下降减缓，健康状况得到改善，且病理学检查显示较轻的组织损伤和炎症反应。这些结果不仅证实了SFA5在弓形虫致病力中的关键作用，而且突显了SFA5作为未来疫苗设计和药物开发潜在靶点的重要性，为治疗弓形虫病提供了新的策略和方向（见图3）。
编辑荐语
弓形虫病的防治是全球公共卫生领域面临的一个重要挑战。本研究利用分子生物学技术深入探究了弓形虫分裂机制，特别是SFA5的发现为开发新的治疗弓形虫病的药物和疫苗提供了可能性。本研究的成果不仅促进了对弓形虫生物学的深入理解，也为临床上的有效治疗手段的开发奠定了坚实基础。期待这项研究能够激发更多的科学探索，并最终为弓形虫病的防治贡献更多宝贵的科学成果。
作者介绍
通讯作者：龙少军
2009年12月在捷克国家科学院寄生虫学研究所获得博士学位，2010—2013年在英国纽卡斯尔大学开展玛丽居里博士后研究，2013—2018年在美国华盛顿大学（圣路易斯）开展博士后研究，2018年以“杰出人才”引进中国农业大学，任职分子寄生虫学教授，长期致力于寄生原虫的寄生和致病机制研究。近年来，以第一作者或通讯作者在Nature Communications、PNAS、eLife、PLoS Pathogens、mBio、Infection & Immunity、Molecular Microbiology等国际学术期刊发表研究论文多篇。
原文链接
Li, Y., Tang, X., He, K. et al. A Sarcocystidae-Specific striated fiber assemblin protein SFA5 is required for parasite division in Toxoplasma gondii. One Health Adv. 2, 15 (2024).
https://doi.org/10.1186/s44280-024-00043-1
