吉氏巴贝斯虫BgAP2-G在体外诱导配子体形成中的作用探索

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巴贝斯虫是一种由蜱虫作为传播媒介,专性寄生于哺乳动物红细胞内的血液原虫,可造成人类和多种哺乳动物发病,典型临床症状为高热、贫血和血红蛋白尿等。吉氏巴贝斯虫(Babesia gibsoni)是我国犬类中主要流行的巴贝斯虫,已成功建立体外培养体系。虽然不同种类的巴贝斯虫在感染性、毒力和致病性方面各不相同,但是均需要有性生殖和无性增殖之间的转化以完成生活史。随着对顶复门原虫有性生殖阶段调控的深入研究,在疟原虫、弓形虫和隐孢子虫等顶复门原虫中均发现存在高度保守的Api AP2转录因子家族,被认为是调控顶复门原虫不同发育阶段的关键“开关”,如疟原虫中Pf AP2-G即为调控配子体(Gametocyte)生成的“钥匙”,同时配子体生成被认为是有性生殖阶段的开始。吉氏巴贝斯虫同样遵循由无性增殖阶段裂殖子到有性生殖配子体的发育过程,经体外药物诱导有性生殖阶段后,虫体形态发生变化,特定时期分子标记表达量上升,经转录组学分析后认为BgAP2-G转录因子是调控其生殖方式转换过程中潜在的关键因子。因此本研究构建了吉氏巴贝斯虫的BgAP2-G基因缺失虫株,初步探究BgAP2-G转录因子对虫体有性生殖阶段调控的作用。本研究首先建立了吉氏巴贝斯虫体外诱导有性生殖阶段的方法,根据相关文献报道,当无性增殖阶段裂殖子处于低温、高氧等不利于无性增殖发育的条件下,虫体趋向发育为有性生殖阶段配子体。改变不同诱导时间、药物和药物浓度,通过比较诱导后生成配子体所占比例,最终确定了100μmol/L黄尿酸(Xanthurenicacid,XA)在28℃诱导24 h为最适诱导条件。在体外加入黄尿酸诱导吉氏巴贝斯虫有性生殖阶段后,胞外多核聚集状虫体显著增多,分别对加药后3h、6h、9h、12h、15h、18h、21h和24h进行涂片镜检,观察到吉氏巴贝斯虫由裂殖子转向配子体形态学变化过程:首先是胞内虫体逐渐拉长,呈细长条状,随后溢出胞外,呈放线体状,细长条状虫体逐渐趋于椭圆状,最后在胞外形成多核聚集的点状配子体。这些结果表明药物和低温条件诱导吉氏巴贝斯虫进入有性生殖阶段,使裂殖子趋于发育为配子体,随着诱导时间的增加,多核聚集状的配子体显著增加。本研究通过截短表达BgCCp3和BgHap2有性生殖阶段分子标记,利用IFA实验鉴定其细胞定位,证明了体外诱导有性生殖阶段方法的成功建立。对诱导后24 h的虫体进行转录组学分析后,共筛选到67个差异表达基因,其中上调差异基因43个,下调差异基因24个。通过GO和KEGG通路富集分析,这些基因主要行使信号传导、代谢和发育功能。从差异较大的数据中发掘到了顶复门原虫中保守有性生殖阶段分子标记:6Cys-H,以及Api AP2家族中有性生殖阶段调控因子:AP2-G,并猜测BgAP2-G可能是调控吉氏巴贝斯虫不同生殖阶段的关键因子。随后构建BgAP2-G基因的缺失虫株,结果显示BgAP2-G缺失虫株与野生型虫株相比:生长速率更快,有性生殖阶段分子标记转录趋势与野生型存在差异,添加药物诱导后胞外虫体更少,多核聚集状配子体虫体更少。这表明BgAP2-G可能在吉氏巴贝斯虫有性生殖阶段调控中起重要作用。综上所述,本实验成功建立了吉氏巴贝斯虫体外诱导有性生殖阶段的方法,通过转录组学数据分析发现BgAP2-G对吉氏巴贝斯虫有性生殖调控的重要作用,利用Western Blot、IFA、q PCR和基因编辑技术对BgAP2-G作用进行初步探究。对深入研究巴贝斯虫有性生殖阶段调控的分子机制和寄生虫传播阻断疫苗研发提供新思路和参考。
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