巴贝斯虫pain-2和HDP对血红蛋白降解作用的探索

【作者】 李东方； 江伟骏； 关兴艾； 陈方维； 王森； 刘琴； 喻龙； 贺兰； 赵俊龙；

【机构】 农业微生物学国家重点实验室； 华中农业大学动物医学院；

【摘要】 巴贝斯虫是一种红细胞内专性寄生的血液寄生虫,在宿主体内仅可在红细胞内增殖,与巴贝斯虫极为相似的疟原虫在红内期以血红蛋白为主要营养来源,但巴贝斯虫的营养来源目前尚无报道。利用疟原虫血红蛋白代谢途径特异性抑制剂作用于吉氏巴贝斯虫,具有明显的抑虫效果,如青蒿琥酯(IC50=0.37μM)和氯喹(IC50=0.34μM),因而推测血红蛋白也是巴贝斯虫的主要营养物质来源之一。本研究以吉氏巴贝斯虫为模型,鉴定了可能与血红蛋白降解和血色素形成相关的基因:Bgpain-2(恶性疟原虫Falcipain 2’的同源基因)和BgHDP(恶性疟原虫血红素解毒蛋白HDP的同源基因),荧光定量PCR证实这两个基因在红内期均有转录;重组表达Bgpain-2和BgHDP并纯化,酶催化反应表明rBgpain-2和rBgHDP能在体外有效地将血红蛋白转化为血色素,电镜结果显示降解产物具有明显的血色素结构,其大小为0.2μm(±0.05)×0.05μm (±0.01);重组蛋白降解血红蛋白的最佳反应条件为pH=4.0 (±0.2)的缓冲液体系,rBgpain-2与rBgHDP的比例为3:1,37℃孵育40分钟;此外,我们试图敲除Bgpain-2和BgHDP基因,根据敲除后虫体的表型评估其生物学功能。Bgpain-2基因可被敲除,在Bgpain-2完全不表达的情况下与野生型虫株的生长周期、复制速率、虫体形态等表型无明显变化,表明其他酶可能补救Bgpain-2的缺失;敲除BgHDP未获成功,目前正在尝试条件敲除,猜测HDP是巴贝斯虫降解血红蛋白的关键酶,但是这两个酶在巴贝斯虫降解血红蛋白代谢的过程中如何发挥功能有待进一步探索。这些结果对了解巴贝斯虫血红蛋白转化为血色素的机制具有重要意义,进而为研究虫体的营养获取途径奠定基础。更多还原