弓形蟲(chóng)(Toxoplasma gondii)屬于囊泡蟲(chóng)類(lèi)(alveolate)頂復(fù)門(mén)(Apicomplexa)原蟲(chóng)的一種,能夠在幾乎所有人和恒溫動(dòng)物(鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳動(dòng)物)的有核細(xì)胞內(nèi)寄生并建立感染。這種原生細(xì)胞的胞質(zhì)膜下有雙層膜囊(Alveoli)結(jié)構(gòu)稱(chēng)為內(nèi)膜復(fù)合體(Inner membrane complex)。弓形蟲(chóng)是專(zhuān)性細(xì)胞內(nèi)寄生原蟲(chóng),內(nèi)膜復(fù)合體對(duì)弓形蟲(chóng)體外滑動(dòng)、入侵、宿主細(xì)胞內(nèi)存活及逸出發(fā)揮至關(guān)重要的作用。然而內(nèi)膜復(fù)合體的生物發(fā)生機(jī)制還知之甚少。近期研究表明,內(nèi)膜復(fù)合體蛋白是由高爾基體分泌且網(wǎng)格蛋白包裹的囊泡運(yùn)輸?shù)絻?nèi)膜組裝生成。
囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)真核細(xì)胞細(xì)胞器的生物發(fā)生起重要作用。其主要過(guò)程包括運(yùn)輸囊泡的出芽、定向移動(dòng)、拴留和膜融合4 個(gè)過(guò)程。其中,拴留和膜融合過(guò)程需要SNARE 家族蛋白,Rab GTP 酶,拴留因子和Sec1/Munc18(SM)家族蛋白共同參與完成。SM 蛋白是一類(lèi)與分泌相關(guān)的親水性蛋白質(zhì),能以多種結(jié)合方式與Synaxtin(STX)蛋白家族結(jié)合,并可與SNARE 復(fù)合體結(jié)合,進(jìn)而參與細(xì)胞內(nèi)囊泡的轉(zhuǎn)運(yùn)和分泌過(guò)程的調(diào)控。SM 蛋白主要在囊泡錨定和啟動(dòng)過(guò)程起作用。SNARE 家族蛋白的主要功能是囊泡融合,僅在運(yùn)輸囊泡SNARE 蛋白與靶標(biāo)膜SNARE 蛋白能夠合適配對(duì)時(shí),膜融合過(guò)程才會(huì)發(fā)生。雖然SM 和SNARE 蛋白對(duì)于細(xì)胞分泌至關(guān)重要,但是弓形蟲(chóng)SM 蛋白調(diào)控SNARE 蛋白囊泡融合的分子機(jī)制尚不清楚。
近期《Molecular Microbiology》上發(fā)表了“The Sec1/Munc18-like proteins TgSec1 and TgVps45 play pivotal roles in assembly of the pellicle and sub-pellicle network in Toxoplasma gondii”的研究論文。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)弓形蟲(chóng)含有4 個(gè)SM 家族成員(TgSly1,TgVps45,TgSec1,TgVps33B)和26 個(gè)SNARE 家族蛋白。之前研究發(fā)現(xiàn),弓形蟲(chóng)獨(dú)特的TgRab11b 負(fù)責(zé)蟲(chóng)體雙層膜囊的生物發(fā)生,但對(duì)錨定于內(nèi)膜囊的微管組裝及生成并無(wú)影響。該研究利用AID 系統(tǒng)在蛋白質(zhì)水平上對(duì)TgVps45 和TgStx16 進(jìn)行條件性敲除發(fā)現(xiàn)缺失TgVps45 和TgStx16 不但使蟲(chóng)體內(nèi)膜復(fù)合體生物發(fā)生障礙且與TgRab11b 在胞漿共聚集,還能夠抑制微管和膜占位識(shí)別蛋白(MORN1)的成核及生成。IP 及共定位結(jié)果表明TgVps45 與TgStx16/TgVAMP4-1/TgStx6形成復(fù)合物負(fù)責(zé)內(nèi)膜囊的生物發(fā)生。
弓形蟲(chóng)在宿主細(xì)胞內(nèi)建立感染的過(guò)程中需要向蟲(chóng)體膜表面、蟲(chóng)體外以及宿主細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)、分泌大量感染和生存必要的蛋白分子,如微線體蛋白(MICs)、棒狀體蛋白(ROPs)、致密顆粒蛋白和靶向頂質(zhì)體蛋白。其對(duì)弓形蟲(chóng)的入侵,細(xì)胞內(nèi)存活以及逸出發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。TgVps45 和TgStx16條件性敲除使蟲(chóng)體形態(tài)發(fā)生嚴(yán)重變化,且對(duì)微線體、棒狀體和頂質(zhì)體的成熟、定位和分裂造成影響,但是對(duì)致密顆粒和線粒體的分泌和成熟無(wú)明顯影響。該研究從囊泡蟲(chóng)類(lèi)弓形蟲(chóng)內(nèi)膜復(fù)合體生物發(fā)生的過(guò)程入手,研究弓形蟲(chóng)生存必要細(xì)胞器的生物發(fā)生以及分泌蛋白囊泡運(yùn)輸?shù)姆肿訖C(jī)制,能夠?yàn)殚_(kāi)發(fā)弓形蟲(chóng)病治療方法提供理論依據(jù)。