弓形蟲膜囊的生物發(fā)生

弓形蟲（Toxoplasma gondii）屬于囊泡蟲類（alveolate）頂復門（Apicomplexa）原蟲的一種，能夠在幾乎所有人和恒溫動物（鳥類和哺乳動物）的有核細胞內(nèi)寄生并建立感染。這種原生細胞的胞質(zhì)膜下有雙層膜囊（Alveoli）結(jié)構(gòu)稱為內(nèi)膜復合體（Inner membrane complex）。弓形蟲是專性細胞內(nèi)寄生原蟲，內(nèi)膜復合體對弓形蟲體外滑動、入侵、宿主細胞內(nèi)存活及逸出發(fā)揮至關(guān)重要的作用。然而內(nèi)膜復合體的生物發(fā)生機制還知之甚少。近期研究表明，內(nèi)膜復合體蛋白是由高爾基體分泌且網(wǎng)格蛋白包裹的囊泡運輸?shù)絻?nèi)膜組裝生成。

囊泡轉(zhuǎn)運對真核細胞細胞器的生物發(fā)生起重要作用。其主要過程包括運輸囊泡的出芽、定向移動、拴留和膜融合4 個過程。其中，拴留和膜融合過程需要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 復合體結(jié)合，進而參與細胞內(nèi)囊泡的轉(zhuǎn)運和分泌過程的調(diào)控。SM 蛋白主要在囊泡錨定和啟動過程起作用。SNARE 家族蛋白的主要功能是囊泡融合，僅在運輸囊泡SNARE 蛋白與靶標膜SNARE 蛋白能夠合適配對時，膜融合過程才會發(fā)生。雖然SM 和SNARE 蛋白對于細胞分泌至關(guān)重要，但是弓形蟲SM 蛋白調(diào)控SNARE 蛋白囊泡融合的分子機制尚不清楚。

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。生物信息學分析發(fā)現(xiàn)弓形蟲含有4 個SM 家族成員（TgSly1，TgVps45，TgSec1，TgVps33B）和26 個SNARE 家族蛋白。之前研究發(fā)現(xiàn)，弓形蟲獨特的TgRab11b 負責蟲體雙層膜囊的生物發(fā)生，但對錨定于內(nèi)膜囊的微管組裝及生成并無影響。該研究利用AID 系統(tǒng)在蛋白質(zhì)水平上對TgVps45 和TgStx16 進行條件性敲除發(fā)現(xiàn)缺失TgVps45 和TgStx16 不但使蟲體內(nèi)膜復合體生物發(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形成復合物負責內(nèi)膜囊的生物發(fā)生。

弓形蟲在宿主細胞內(nèi)建立感染的過程中需要向蟲體膜表面、蟲體外以及宿主細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運、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。其對弓形蟲的入侵，細胞內(nèi)存活以及逸出發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。TgVps45 和TgStx16條件性敲除使蟲體形態(tài)發(fā)生嚴重變化，且對微線體、棒狀體和頂質(zhì)體的成熟、定位和分裂造成影響，但是對致密顆粒和線粒體的分泌和成熟無明顯影響。該研究從囊泡蟲類弓形蟲內(nèi)膜復合體生物發(fā)生的過程入手，研究弓形蟲生存必要細胞器的生物發(fā)生以及分泌蛋白囊泡運輸?shù)姆肿訖C制，能夠為開發(fā)弓形蟲病治療方法提供理論依據(jù)。