兽医学院寄生虫团队协同研究揭示人兽共患弓形虫适应寄生生活的代谢新机制

审核发布:宣传部 曾子焉 来源单位及审核人:兽医学院 鲍金勇 发布时间:2022-09-23浏览次数:12

  近日,我校兽医学院寄生虫团队、岭南现代农业科学与技术广东省实验室和华中农业大学动物医学院等单位合作,阐明了磷酸戊糖代谢在人兽共患病原体弓形虫生长和代谢中的作用与机理。相关研究近日在线发表于PLOS Pathogens(论文链接:https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1010864)。

  弓形虫是重要的广谱人兽共患寄生原虫。弓形虫感染严重危害人类健康和畜禽养殖业发展,造成巨大的社会问题和经济损失。目前,弓形虫病尚无理想的药物和疫苗。现有研究表明,代谢途径与虫体的生长和毒力紧密关联,是药物和疫苗设计的潜在靶点。葡萄糖分解代谢主要包括糖酵解和磷酸戊糖代谢途径(PPP),研究人员前期已解析了糖酵解在弓形虫生长发育中的作用,发现了丙酮酸激酶和乳酸脱氢酶等潜在的药物和疫苗设计靶标(Xia et al., mBio, 2019;Xia et al., Cellular Microbiology, 2018;Xia et al., Frontiers in Immunology, 2019)。尽管PPP也是弓形虫葡萄糖分解代谢的主要途径之一,但是其受关注度低。本研究发现弓形虫中存在复杂的PPP,并通过遗传学、细胞生物学和生物化学等手段系统研究了PPP在弓形虫生长发育中的作用与机制。

  研究发现,PPP氧化阶段的2个葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(TgG6PDH1,TgG6PDH2)对弓形虫体外正常培养条件下的生长与体内致病不重要,但是,TgG6PDH2贡献NADPH生成,并在抗氧化应激中发挥重要作用。研究发现,2个6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(Tg6PGDH1,Tg6PGDH2)存在时期差异性表达,Tg6PGDH2而不是Tg6PGDH1对弓形虫速殖子的生长十分重要,其缺失阻碍1,2-13C2-葡萄糖流入戊糖。

  研究还发现,PPP非氧化阶段的核酮糖-5-磷酸异构酶(TgRPI)的缺失会损害葡萄糖在中心碳代谢途径中的通量,导致核糖体蛋白、微线体蛋白和棒状体蛋白等表达下调,从而造成虫体体外入侵与生长、体内繁殖与毒力下降。此外,该研究也发现,缺失核酮糖-5-磷酸差向酶(TgRuPE)和转醛酶(TgTAL)不影响弓形虫的生长与毒力,提示了虫体的代谢灵活性。

  该研究结果阐明了弓形虫对PPP的生理需求,同时揭示了其代谢灵活性和脆弱性,并提供了有潜力的抗寄生虫靶标。

不同条件下PPP代谢模型

  兽医学院夏宁波副教授为论文第一作者,兽医学院冯耀宇教授为主要通讯作者,兽医学院肖立华教授及华中农业大学动物医学院申邦教授为共同通讯作者。该研究工作得到了岭南现代农业科学与技术广东省实验室科研项目(NT2021007)、国家自然科学基金(32002305)、广东省基础与应用基础研究基金(2022A1515011104)、“111计划”(D20008)和广东省普通高校创新团队项目(2019KCXTD001)等项目的资助。

文图/兽医学院


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