研究揭示隱孢子蟲復雜的能量代謝和寄生手段

近日，華南農業大學獸醫學院寄生蟲學教研室副教授許瑞與美國科學院院士、美國圣路易斯華盛頓大學醫學院教授L. David Sibley團隊，首次解析了隱孢子蟲飼養細胞器具體的分子生物學功能和營養物質—葡萄糖的獲取和代謝機制。相關成果發表于《自然-通訊》。

隱孢子蟲是重要的腸道寄生性原蟲，常引起人和動物嚴重腹瀉甚至死亡，危害僅次于頭號腹瀉病原輪狀病毒。近年來隨著養殖動物的良種引進和集約化養殖的發展，我國已經暴發了多起隱孢子蟲感染所引起的犢牛腹瀉和死亡。目前，隱孢子蟲病尚無有效的治療藥物；但有研究表明，蟲體代謝途徑相關蛋白有作為藥物靶標的潛力。

在該研究中，許瑞和相關研究人員首次具體的研究了微小隱孢子蟲飼養細胞器在蟲體營養物質攝取中的關鍵作用。通過使用CRISPR基因編輯技術、活細胞成像技術，系統性的闡明了該細胞器在隱孢子蟲入侵宿主細胞后的形成過程。此外，通過使用TurboID的鄰近標記技術，發現了大量定位于飼養細胞器的轉運蛋白，揭示了該細胞器介導營養物質轉運的分子生物學證據。

該研究還發現，微小隱孢子蟲可以直接從宿主細胞中獲取葡萄糖和葡萄糖-6-磷酸。因為微小隱孢子蟲不含有三羧酸循環和線粒體電子傳遞呼吸鏈，因此蟲體依靠糖酵解產生ATP。微小隱孢子蟲含有2個潛在的葡萄糖轉運蛋白，均定位于飼養細胞器上，參與蟲體從宿主細胞中轉運葡萄糖和葡萄糖-6-磷酸；并且隱孢子蟲還可以通過消耗蟲體內儲存的糖原產生葡萄糖-6-磷酸，從而略過糖酵解途徑的第一步耗能反應，該結果證實了隱孢子蟲極度依賴宿主細胞的特性。

美國德克薩斯農工大學教授朱冠對該研究成果給予高度評價。他在《寄生蟲學趨勢》的推介文中指出，該研究闡明了隱孢子蟲復雜的能量代謝和寄生手段，研究結果對寄生蟲的生存策略提出了關鍵性的見解，為隱孢子蟲病的防治開辟了新的途徑。