弓形虫顶质体中糖酵解酶的生物学功能研究

【作者】 牛志鹏； 叶舒； 刘娇娇； 李幕晓； 吕葱葱； 周艳琴； 赵俊龙； 申邦；

【机构】 农业微生物国家重点实验室动物科技学院动物医学院华中农业大学； 湖北省生猪可持续生产协同创新中心； 湖北省预防兽医学重点实验室； 湖北洪山实验室；

【摘要】 弓形虫的糖酵解酶中除己糖激酶(HK)和葡萄糖磷酸异构酶(GPI)外,其它均存在两个个亚型,但它们的生物学意义不完全清楚。我们通过对所有糖酵解酶的C末端添加Ty或HA标签来研究这些蛋白的表达与定位,发现多数定位于细胞质,但是有4个酶,包括丙酮酸激酶2 (PYK2)、磷酸甘油酸激酶2 (PGK2)、磷酸丙糖异构酶2 (TPI2)以及磷酸甘油醛脱氢酶2 (GAPDH2)均定位于虫体顶质体中,其功能暂不明确。系统进化树显示顶质体中的糖酵解酶可能起源于原核生物。运用基因缺失等研究发现能够产生ATP的两个酶PYK2与PGK2在虫体中的作用有限,其单缺失或双缺失均不影响弓形虫的生长和毒力,说明顶质体中的能量不主要来源于它们,而是另有途径。另一方面,细胞质中PGK1的缺失可导致有毒代谢中间物的积累而引起虫体生长缺陷。与PGK2和PYK2不同,TPI2和GAPDH2对弓形虫的存活是至关重要的。利用Di-Cre系统对TPI2进行条件性基因敲除发现其缺失引起虫体严重的生长缺陷且无顶质体丢失现象。我们推测TPI2的缺失可能使三磷酸甘油醛(GA3P)产出不足进而抑制类异戊二烯合成途径(MEP),而GAPDH2可能为MEP途径提供了NADPH,它们都为顶质体中的MEP途径提供关键底物而对虫体生长十分重要。更多还原