顶复门原虫顶质体研究进展
牛巴贝斯虫DXS基因的克隆和真核表达
牛巴贝斯虫DXS基因的克隆和真核表达王婧;李冰;刘翠翠;夏吉鹏;张继瑜【期刊名称】《中国农业科学》【年(卷),期】2014(000)006【摘要】【目的】顶质体是存在于包括疟原虫和巴贝斯虫在内的顶复门寄生虫的一种细胞器，在病原体中，它主要承载类异戊二烯前体和脂肪酸合成途径，异戊二烯五碳结构是有机体合成多种化合物的结构基础，对有机体生命活动至关重要，例如，在哺乳动物中成为胆固醇和类固醇激素的基本结构，在植物中参与合成类胡萝卜素。
且存在于顶质体的类异戊二烯前体合成途径对于病原体的生命活动至关重要且不存在于人类和哺乳动物机体，这使其成为近年来人们研究抗原虫药物的焦点。
有学者发现利用特异性阻断类异戊二烯代谢途径的药物可治疗疟疾。
1-脱氧-5-磷酸 D-木酮糖合成酶（DXS）为该途径中的第一个限速酶。
因此，针对牛巴贝斯虫的1-脱氧-5-磷酸 D-木酮糖合成酶dxs基因进行克隆和序列分析，并对其进行真核表达和活性检测，以期获得具有活性的1-脱氧-5-磷酸 D-木酮糖合成酶，为进行针对该酶的特异性抑制剂的筛选奠定基础。
【方法】首先采用反转录PCR技术从牛巴贝斯虫陕县株总RNA中扩增出DXS基因的全长cDNA，并对其进行克隆测序，对测序结果进行序列分析，将阳性克隆亚克隆至带荧光标签的真核表达载体，利用脂质体转染法将重组真核表达质粒转染至Hela细胞，利用倒置荧光显微镜观察转染细胞的表达情况，消化收集转染细胞，通过超声破碎后采用Western blot技术对DXS蛋白的表达情况进行检测，结合G418压力筛选以及有限稀释的方法对转染阳性细胞进行筛选，获得阳性单克隆细胞。
在体外建立DXS酶反应体系，并利用液相质谱联用技术对表达产物的体外活性进行检测。
【结果】扩增得到的DXS基因全长共2061 bp，共编码686个氨基酸，与GenBank上T2Bo株相应基因相似性达到98.0%。
利用生物信息学方法对该蛋白质的二级结构进行分析发现，该酶具有3个结构域，分别是焦磷酸硫胺素结合区域；焦磷酸硫胺素嘧啶环结合区域；转酮醇酶C端区域，该酶属于常见的TPP依赖蛋白酶家族。
顶复门原虫类异戊二烯生物合成途径及其关键酶的研究进展
次级 代 谢 中起 着 重 要 的 作 用 。２ 一 Ｃ 甲基一 一 藓 糖 Ｄ赤
醇 一一 酸 ４磷 （２ — ｔ ｙ— —ｒ ｔｒｔｌ － ｈ ｓ ｈ ｔ ， Ｃ ｍｅｈ ｌ ｅｙｈ ｉ 一 ｐ ｏ ｐ ａｅ Ｄ ｏ４
羟 戊酸 ， 两 次 磷 酸 化 和 一 步 脱 羧 反 应 形 成 Ｉ Ｐ， 经 Ｐ
ｐ ａｅｓ ｎ ｈ ｓ ，ＤＸ ） ｈ ｔ ｙ ｔａｅ Ｓ 的作 用 下 ， 成 １脱 氧一 一 生 一 Ｄ 木
酮 糖 一一 酸 ５磷 （１ｄ ｏ ｙＤ ｘ ｌｌｓ～一ｈ ｓ ｈ ｔ， －ｅ ｘ — － ｙｕｏ ｅ５ｐ ｏ ｐ ａｅ
萜 醇生 物 合 成 的 前 体 物 质 。辅 酶 泛 醌 参 与 呼 吸 作 用， 而一 些蛋 白被 异戊 二 烯 修 饰 后 可 参 与 特 定 的功 能 ， 细胞 内信号 传导 ， 白质 的修饰 及 ｔ ＮＡ 的修 如 蛋 Ｒ
（ ｍｅ ｉ ｓ ｐ ） 锥 虫（ ｙ ａ ｏｏ ｐ ． 、 勒 虫（ ｈ ｉ ｒａｓ ｐ ） 巴 贝斯 虫（ ａ ｅｉ ｐ ． 等一 大类 引 Ｅｉ ｒａ ｐ ． 、 Ｔｒ ｐ ｎ ｓｍａｓ ｐ ） 泰 Ｔ ｅｌ ｉ ｐ ． 及 ｅ Ｂ ｂｓ ｓ ｐ ） ａ 起严 重人 畜 疾病 的寄 生性 原 虫 。顸 复 门原 虫利 用 ２ － Ｃ 甲基一 一 藓 糖 醇一一 酸 （ Ｐ 途径 合 成 类 异 戊二 烯 Ｄ赤 ４磷 ＭＥ ） 前体 物 质 ， 些化 合物 对 于维持 顶 复 门原 虫的 生存 具 有 十 分 重要 的作 用。卜脱 氧一 Ｉ 酮糖一一 酸 （ ＯＸ ） 这 【木 ） ５磷 Ｄ Ｐ 还原 异 构酶是 ＭＥ Ｐ途 径 的关键 酶 ， 其作 用机 理及 抑 制 剂 的 筛选研 究 已取 得 重要 进 展 。论 文 对 顸 复 门原 对 虫类异 戊二 烯 的 ＭＥ Ｐ途径 ， Ｘ ＤＯ Ｐ还 原异 构酶 的作 用机 理及靶 标 研 究进展 进行 综 述 。
顶复门原虫棒状体蛋白ROP18的研究进展_石凯
２０１４，３０（６）中国人兽共患病学报Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＺｏｏｎｏｓｅｓＤＯＩ：１０．３９６９／ｃｊｚ．ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－２６９４．２０１４．０６．０２０顶复门原虫棒状体蛋白ＲＯＰ１８的研究进展石 凯１，２，黄 燕２，陈兆国２，邓俊良１，米荣升２，周 鹏２摘 要：顶复门原虫是一类专性的细胞内寄生原虫，包括刚地弓形虫、隐孢子虫、疟原虫、巴贝斯虫和球虫等，是人和动物的重要病原。
这类原虫具有相似的亚细胞结构并能分泌与入侵相关的保守蛋白，尤其是在入侵宿主细胞阶段分泌的棒状体蛋白（ｒｈｏｐｔｒｙ ｐｒｏｔｅｉｎｓ，ＲＯＰｓ）被认为是保护寄生虫入侵和繁殖的关键分子。
其中ＲＯＰ１８是具有丝氨酸－苏氨酸激酶活性的ＲＯＰ２家族蛋白成员之一，在刚地弓形虫入侵宿主细胞阶段发挥重要作用，是纳虫空泡（ＰＶ）形成时宿主细胞免疫的抑制因子。
随着基因组学和蛋白质组学技术的不断发展，其相关研究也越来越深入。
本文以目前研究最多的刚地弓形虫ＲＯＰ１８为主，对其发现历史、结构、分泌及定位、对宿主的毒力机制及应用现状做一综述。
关键词：顶复门原虫；棒状体；ＲＯＰ１８；综述 中图分类号：Ｓ８５２．７２文献标识码：Ａ文章编号：１００２－２６９４（２０１４）０６－０６４５－０６Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ａｐｉｃｏｍｐｌｅｘａｎ ｒｈｏｐｔｒｙ ｐｒｏｔｅｉｎ １８ａｎａｌｏｇｕｅｓＳＨＩ Ｋａｉ １，２，ＨＵＡＮＧ Ｙａｎ２，ＣＨＥＮ Ｚｈａｏ－ｇｕｏ２，ＤＥＮＧ Ｊｕｎ－ｌｉａｎｇ１，ＭＩ Ｒｏｎｇ－ｓｈｅｎｇ２，ＺＨＯＵ Ｐｅｎｇ２（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｖｅｔｅｒｉｎａｒｙ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａ＇ａｎ ６２５０１４，Ｃｈｉｎａ；２．Ａｎｉｍａｌ－ｂｏｒｎｅ Ｆｏｏｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ／Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｎｉｍａｌ Ｐａｒａｓｉｔｏｌｏｇｙ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ／Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｖｅｔｅｒｉｎａｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４１，Ｃｈｉｎａ）国家自然科学基金项目（Ｎｏ．３１３０２０８３）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目（Ｎｏ．２０１２ＪＢ１６，Ｎｏ．２０１３ＪＢ１３）和上海市科技兴农重点攻关项目（Ｎｏ．沪农科攻字［２００５］第３－４号）联合资助通讯作者：陈兆国，Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｏｇｕｏｃｈｅｎ＠ｓｈｖｒｉ．ａｃ．ｃｎ；邓俊良，Ｅｍａｉｌ：ｄｅｎｇｊｌ２１３＠１２６．ｃｏｍ作者单位：１．四川农业大学动物医学院，雅安 ６２５０１４；２．中国农业科学院上海兽医研究所，农业部动物寄生虫学重点实验室，中国农业科学院动物源性食品安全研究中心，上海 ２００２４１ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ａｐｉｃｏｍｐｌｅｘａｎ ｐａｒａｓｉｔｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ Ｔｏｘｏｐｌａｓｍａ ｇｏｎｄｉｉ，Ｃｒｙｐｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍｓｐｐ．，Ｐｌａｓｍｏｄｉｕｍｓｐｐ．，Ｂａｂｅｓｉａｓｐｐ．，Ｅｉｍｅｒｉａｓｐｐ．ｅｔｃ．，ａｒｅ ｏｂｌｉｇａｔｅ ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ ｐｒｏｔｏｚｏａ ａｎｄ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｔｈｏｇｅｎｓ ｏｆ ｈｕｍａｎｓ ａｎｄ ａｎｉｍａｌｓ．Ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｃｏｎ－ｓｅｒｖｅｄ ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｉｎｖａｓｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｒｈｏｐｔｒｙ ｐｒｏｔｅｉｎｓ（ＲＯＰｓ），ｗｈｉｃｈ ｒｅｌｅａｓｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｈｏｓｔ ｃｅｌｌ，ａｒｅ ｃｏｎｓｉｄ－ｅｒｅｄ ｔｏ ｂｅ ｔｈｅ ｋｅｙ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ｏｆ ｉｎｖａｓｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒａｓｉｔｅｓ ｉｎ ｈｏｓｔ ｃｅｌｌ．ＲＯＰ１８，ｏｎｅ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ｓｅｒｉｎｅ／ｔｈｒｅｏｎｉｎｅ ｋｉｎａｓｅ ｏｆＲＯＰ２ｐｒｏｔｅｉｎ ｆａｍｉｌｙ，ｐｌａｙｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｄｕｒｉｎｇ ｉｎｖａｄｉｎｇ ｉｎｔｏ ｈｏｓｔ ｃｅｌｌ，ａｎｄ ｉｓ ａｎ ｉｍｍｕｎｏｓｕｐｐｒｅｓｓｉｖｅ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｓｔｃｅｌｌ－ｍｅｄｉａｔｅｄ ｉｍｍｕｎｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｐａｒａｓｉｔｏｐｈｏｒｏｕｓ ｖａｃｕｏｌｅ（ＰＶ）ｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ａｂｏｕｔ ＲＯＰ１８ｈａｓ ｍａｄｅ ｇｒｅａｔｐｒｏｇｒｅｓｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｇｅｎｏｍｉｃｓ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ Ｔｏｘｏｐｌａｓｍａ ｇｏｎｄｉｉ ＲＯＰ１８，ｗｅ ｒｅ－ｖｉｅｗｅｄ ｔｈｅ ｆｉｎｄｉｎｇ ｈｉｓｔｏｒｙ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｓｅｃｒｅｔｉｏｎ ａｎｄ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ，ｖｉｒｕｌｅｎｃｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ＲＯＰ１８． ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ａｐｉｃｏｍｐｌｅｘａｎ ｐｒｏｔｏｚｏａ；ｒｈｏｐｔｒｙ；ＲＯＰ１８；ｒｅｖｉｅｗＳｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．３１３０２０８３），ｔｈｅ Ｂａｓｉｃ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆ Ｓｔａｔｅ－ｌｅｖｅｌ Ｐｕｂｌｉｃ Ｗｅｌｆａｒｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（Ｎｏｓ．２０１２ＪＢ１６ａｎｄ ２０１３ＪＢ１３），ａｎｄ ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ（Ｎｏ．２００５－３－４）Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒｓ：Ｃｈｅｎ Ｚｈａｏ－ｇｕｏ，Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｏｇｕｏｃｈｅｎ＠ｓｈｖｒｉ．ａｃ．ｃｎ；Ｄｅｎｇ Ｊｕｎ－ｌｉａｎｇ，Ｅｍａｉｌ：ｄｅｎｇｊｌ２１３＠１２６．ｃｏｍ 顶复门原虫（Ａｐｉｃｏｍｐｌｅｘａｎ ｐｒｏｔｏｚｏａ）是单细胞真核生物，包括刚地弓形虫（Ｔｏｘｏｐｌａｓｍａ ｇｏｎ－ｄｉｉ）、疟原虫（Ｐｌａｓｍｏｄｉｕｍｓｐｐ．）、隐孢子虫（Ｃｒｙｐ－ｔｏｓｐｏｒｉｄｉｕｍｓｐｐ．）、艾美耳球虫（Ｅｉｍｅｒｉａｓｐｐ．）、犬新孢子虫（Ｎｅｏｓｐｏｒａ ｃａｎｉｕｍ）等，能够引起多种人兽共患病，给人类健康和畜牧业经济造成了巨大损失。
【地球生物全系列——从单细胞到人类】原生生物界—顶复门
【地球⽣物全系列——从单细胞到⼈类】原⽣⽣物界—顶复门原⽣⽣物界—顶复门顶复门（学名：Apicomplexa，亦作Apicomplexia）是原⽣真核⽣物之下⼀个寄⽣囊泡⾍的门，是⼀个物种分类众多的⼤类。
其中⼤部分含有独特的四层膜细胞器顶质体，属于⾊素体的⼀种，可帮助进⼊宿主的细胞内。
顶复门均为单细胞，产芽孢，并且完全寄⽣（英语：endoparasite）于动物，就除了 Nephromyces（英语：Nephromyces）属物种。
这个属的物种与海洋动物共⽣，过往曾被错误归类为壶菌门真菌的成员。
本⽬物种的移动性构造，例如：鞭⽑或伪⾜等，只会于某些配⼦阶段出现。
过去的分类⽅法曾经将顶复门内的⽣物与粘孢⼦⾍和微孢⼦⾍共同归类为Sporozoa（孢⼦纲），现代分⼦⽣物学将后两者分别归⼊动物界与真菌界后，剩下的⼤部分归类为顶复门，孢⼦纲这⼀分类类群就不再使⽤了。
顶复门是⼀个多样化的群体，包括球⾍、簇⾍、梨形⾍、凝⾎簇⾍（英语：haemogregarine）、疟原⾍等。
有许多传染病的病原体属于这个门，例如：巴倍斯⾍病（英语：Babesiosis）：由巴倍⾍属（ Babesia）物种引起；疟疾：由疟原⾍（Plasmodium）引起；隐孢⼦⾍病：由⼩隐孢⼦⾍（Cryptosporidiumparvum）引起；Cyclosporiasis（英语：Cyclosporiasis） (Cyclosporacayetanensis（英语：Cyclospora cayetanensis）)等孢⼦⾍病（英语：Cystoisosporiasis）：由⼀种名为Cystoisosporabelli（英语：Cystoisospora belli）（旧作Isospora Belli）的等孢⼦⾍属引起；⼸⾍症：由⼸形⾍（Toxoplasmagondii）引起。
顶复门的学名Apicomplexa来源于拉丁⽂单词apex（顶端）和 complexus（复合）：特指在顶复门的⽣命周期还在孢⼦阶段时在细胞内的⼀组细胞器。
人体寄生虫分子生物学与免疫学研究进展详解演示文稿
已经完成基因组测序的寄生虫包括恶性疟原虫 、约氏疟原虫P. yoelii、马来布鲁线虫Brugia malayi、克氏锥虫T. cruzi、小隐孢子虫Cryptosporidium parvum及冈比亚按蚊Anopheles gambiae等的基因组全序列
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形虫、巴贝虫和艾美球虫，分类和临床诊断）等。在一些低等
的寄生原虫中,甚至没有成型的线粒体DNA,如某些阿 米巴除了染色体DNA外,只有类似细菌质粒的环状 DNA和胞质DNA。
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基因组大小:寄生虫染色体基因组的大小差别较大,其中 ,微孢子虫Microsporidia基因组的大小不到10 Mb,在 整个真核生物中最小;血吸虫基因组为270 Mb,相当于人
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枯氏锥虫——DNA复制和修复机器 ; 布氏锥虫——代谢的途径和一些细胞生物学 ; 硕大利什曼原虫——不寻常的基因表达等问题；
基因组都是单倍体，长度从25到55Mb大小不等； 多数基因都以长且定向的聚集方式组合在一起， 暗示主要是以多顺反子地形式进行转录，随后被 切割成单独的mRNA分子。
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在三个基因组中很少发现表达转录因子的基
因存在，但高表达一些含有RNA结合基序的蛋 白质。这些观察结果支持了先前的观点，就是 锥虫基因表达的调控主要发生在转录后水平。
缺乏转录水平的精确调控带来了一个有趣的结果 ：
只有通过基因的复制或扩增来增加 表达水平的提高。
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比较结果发现，绦虫存在特异的解毒途径， 以及依赖宿主营养物质的代谢方式。确定了现有 药物可能的作用靶点，为研发高效新疫苗和新药 物提供理论支持，给有效预防和控制绦虫病带来 新的希望。
顶复器门原虫丝氨酸蛋白酶抑制剂研究进展
Ｐｒ ｒ ｓ ｎ Ｖ ｅ ｅ ｉ ａ ｙ Ｍ ｅ ｃｎｅ ｏｇ ｅ ｓ ｉ ｔ ｒｎ ｒ ｄｉｉ
顶 复器 门原 虫 丝氨 酸 蛋 白酶 抑 制 剂 研 究 进 展
李 文超 ， 有 方 ， 顾 陈会 良 ， 光 明 ， 升 和 ， 登 科 ， 伟 娜 金 李 钟 郭
个 其 Ｄ 白质 ， 泛存 在 于 动 物 、 物 和微 生 物 体 内， 自然 形 虫速 殖子 单倍 体 上 只 存 在 １ 拷 贝 ， ｃ ＮＡ 序 广 植 是 ７ ｐ 编 ９ 界 中种类 最 多 、 量 最 为 丰 富 的蛋 白 酶 抑 制剂 。它 列 长度 为 １３ ６ ｂ ， 码 一个 长 ２ ４个 氨基 酸 的蛋 含 通过 与靶 酶 相互 结 合 形 成稳 定 的 复合 体 ， 与 调 节 参
蛋 白酶 抑制 剂超 家族 的非 典 型 Ｋａａ 型蛋 白家族 基 ｚｌ
因高度 同源 。其 重 组 蛋 白具 有 胰蛋 白酶 抑 制 活 性 ， 推 测其 可 以使 虫 体 免 于 宿 主肠 道蛋 白酶 的 作 用 ， 参
与 弓形虫 侵入 宿 主细胞 过程 中由丝氨 酸蛋 白酶介 导
些 主要 属 于 Ｋ ｚｌ Ｓ ｒｉ 族 的丝氨 酸蛋 白酶抑 ａ ａ 和 ｅｐｎ家
白质 ， 分 子质量 为 ３ ． ９ｋ ， Ｉ ４ ８ ， １个长 其 ０ １ ｕ Ｐ 为 ． ６ 含
２ ３个 氨基 酸 的信 号 肽 。该 蛋 白质 具 有 ４个 相 似 性 的结构 域 ， 别位 于 ３ ～６ ， １ ～ １０ １ １ １ 分 ０ ６ １ ４ ５ ，８ ～２ ７和 ２７ ８ ４ ￣２ ３氨基 酸残基 处 。４个结 构域 与属 于 丝氨 酸
进化的自噬系统
进化的自噬系统佚名【期刊名称】《中国预防兽医学报》【年(卷),期】2019(041)004【总页数】1页(P437)【正文语种】中文【中图分类】S852.6顶复门原虫是一大类寄生性囊泡虫。
多种顶复门原虫能够造成人和动物的严重疾病，例如引起弓形虫病原的刚地弓形虫，以及引起疟疾的疟原虫等。
绝大多数顶复门原虫顶端都有独特的细胞器，包括顶质体、微腺体、棒状体以及顶端复合结构等。
顶质体对于虫体有着极其重要的作用。
抑制顶质体的功能会导致虫体死亡。
近年来的研究表明，顶质体的生物发生依赖于一系列自噬相关蛋白(ATGs)的作用。
ATGs 主要参与自噬体的形成。
顶复门原虫的基因组中仅编码少量的ATGs。
但是，有证据表明至少在弓形虫中仍然能够发生自噬作用。
ATG8 酯化在自噬发生过程中的作用尚未完全解释清楚，似乎对于促进自噬体膜的延伸和闭合起着关键作用。
ATG8 的酯化过程依赖于两个类泛素化系统的帮助。
在弓形虫和疟原虫中，ATG8 的酯化对于顶质体的生物发生也起着至关重要的作用。
缺失TgATG3、TgATG4、TgATG8 以及TgATG18 均导致弓形虫顶质体的丢失，从而也导致虫体死亡。
生物信息学分析发现顶复门原虫的自噬系统缺少ATG10，而且其编码的类泛素蛋白ATG12 末端缺乏关键的甘氨酸。
近期《Nature Structural &MolecularBiology》发表了“Evolution from covalent conjugation to non-covalent interaction in the ubiquitin-like ATG12 system”的研究论文。
该研究发现弓形虫和疟原虫中的ATG12 不依赖于末端氨基酸和ATG5 相互结合，而是通过非共价键的形式相互作用。
该研究也发现一些酵母细胞(例如Komagataella phaffii)编码的ATG12 和ATG5 也以类似的方式结合并发挥作用。
顶复门原虫与细菌Ⅱ型丙二酰单酰辅酶A：ACP转酰基酶研究进展
的能力 与速 度 ， 为新药创 制研究 的重要 手段［ ］ 成 ７。
脂 肪酸不 仅是 所 有 生 物 的 主要 能 量来 源 ， 而且 也是生 物膜 不 可 或缺 的组 成 成 分Ｌ 。现 已证 实 ， ４ ］ 在 不 同的生物体 内具 有两 种 不 同 的脂 肪 酸代 谢 途 径 。 在人、 哺乳动物 和 禽类 的脂肪 酸合 成 酶 是 被 融合 成
多种生 物 ＭＣ ＡＴ 的研究 已经取得 了很 大 的进展１９ ９ ２年 Ｖｅｗｏ ｒ 等 克 隆 了 Ｅ ｃｌ ｒ ｅｔ ．ｏｉ的 ｍｃ ｔ ａ 基 因 以 来［ 已 经 在 多 种 细 菌 如 结 核 分 支 杆 菌 １ ， （ ｃｂ ｃｅｉｍ ｔｂｒ ｕｏｉ） 天 蓝 链 霉 菌 Ｍｙ ｏａ ｔ ｕ ｒ ｕ ｅｃ ｌｓ 、 ｓ （ｔｅ ｔｍｙ ｅ ｃｅｉ ｌｒ 、 幽 门 螺 旋 杆 菌 Ｓｒｐｏ ｃｓ ｏｌ ｏｏ ） ｃ （ ｌ ｏ ａｔｒ ｐ ｌｒ） Ｈｅｉ ｂ ｃｅ ｙ ｏｉ 、 ｃ 铜 绿 假 单 胞 菌
开始基 于 药靶分子 结构进 行药 物合 理设 计和创 制 的
根 据 对 药 靶 分 子 的 结 构 研 究 ， 用 化 合 物 库 进 行 大 利
负 系统 研究 。组合 化 学 理论 和 技 术 的 出现 ， 人 们 能 其 重要 的作用 ， 责 在起 始 步骤 把 丙 二 酰基 团从 丙 使
因的存在 。通 过 多重 序 列 比对 分 析 发 现 ， 些 基 因 这 所 编码 的氨基 酸 序 列具 有 较 高 的相 似 性 ， 物 种 之 各 间的 同源 性在 ２ ～３ 之 间 ； 编 码 的 氨基 酸 都 Ｏ ３ 所
ＭＣ ＡＴ相 同 的催 化 活性 ， 推测 Ｍｔ ＡＴ ＭＣ ２可能利 用
（ ａ ｉ ｏ ｓｓ ｔ ａ ｉ ｎ ） Ａｒ ｂ ｄ ｐ ｉ ｈ ｌａ ａ 、 花 生 （ ａ ｈｓ Ａｒ ｃ ｉ
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顶复门原虫顶质体研究进展尹德琦;李佳祺;陈虹宇;桑晓宇;杨娜;冯颖;陈启军;姜宁【摘要】顶复门寄生虫包括多种细胞内寄生的原虫,能够引起严重的人和动物疾病,其中包括疟疾(疟原虫)、弓形虫病(刚地弓形虫)、巴贝斯虫病(牛巴贝斯虫)、球虫病(艾美尔球虫)及孢子虫病(圆孢子虫)等.顶复门寄生虫含有一个特殊的、不可或缺的细胞器,具有与藻类和植物的叶绿体同源的残留质体,称为顶质体.来源于叶绿体的残留质体保仍保留着一个能够自主复制的35 kb大小的环状DNA.虽然残留质体(顶质体)无法进行光合作用,但它却扮演了一个重要的角色,参与了寄生虫体内脂肪酸、类异戊二烯及血红素的生物学合成.论文从顶质体最初的发现、起源、基因组及生物学功能等方面介绍了顶复门寄生虫顶质体的一些研究进展.【期刊名称】《动物医学进展》【年(卷),期】2017(038)007【总页数】5页(P91-95)【关键词】顶复门寄生虫;顶质体;内共生;恶性疟原虫【作者】尹德琦;李佳祺;陈虹宇;桑晓宇;杨娜;冯颖;陈启军;姜宁【作者单位】沈阳农业大学,辽宁沈阳 110866;沈阳农业大学,辽宁沈阳 110866;沈阳农业大学,辽宁沈阳 110866;沈阳农业大学,辽宁沈阳 110866;沈阳农业大学,辽宁沈阳 110866;沈阳农业大学,辽宁沈阳 110866;沈阳农业大学,辽宁沈阳 110866;沈阳农业大学,辽宁沈阳 110866【正文语种】中文【中图分类】S852.739顶复门(Apicomplexa)包含了许多单细胞真核生物,其中部分寄生虫具有非常重要的临床和经济学意义[1]。
顶复门原虫是一类专一性的细胞内寄生原虫，是人和动物的重要病原，能够引起严重的疾病，从而造成巨大的经济损失[2-3]。
这些原虫起源于具有光合作用的祖先，虽在进化过程中逐渐失去了光合作用，但在其体内仍发现退化的残留质体。
其独特的细胞器——顶质体具有独立的基因组，能够进行基因的复制和表达，在虫体内发挥着重要的生物学功能。
因此，研究顶质体对顶复门寄生虫具有重要的意义，现已成为顶复门寄生虫研究的重要热点。
1 顶质体的发现1975年，由Kilejian A在病鸭体内发现疟原虫的染色体外存在一种环状DNA分子[4]。
限于当时的技术条件，且该结构经常与高尔基体联系在一起，因此，在相当长的时期内顶质体又被称为高尔基体附属体、球形体。
通过BLAST顶质体35 kb基因序列获得最佳匹配结果显示，这些基因并不属于线粒体基因组，人们才逐渐开始接受这种环状基因可能是来自生物进化过程中的某种遗迹——质体。
随着恶性疟原虫35 kb环状基因组测序工作的完成，其结果表明除了缺乏涉及质体的光合作用基因外，具有类似于质体的全部基因。
2 顶质体的起源顶质体是由内共生方式产生的。
研究人员电镜下对顶质体的超微结构进行了进一步的研究，顶质体呈多重膜结构。
最初存在的分歧是关于膜的数量，但现在普遍认为有4层膜结构。
因为顶质体具备2个以上的膜结构是二次内共生的一个标志，其中质体源自真核生物内共生产生，因此膜的数量对于了解顶质体的进化起源具有重要意义。
除了关于膜的数量的争议外，在顶质体是否是由内共生产生的问题上也存在争论。
研究人员对此提出了两种观点：一种观点是顶质体来源于绿藻(衣藻或小球藻)，另一种观点是顶质体来自于红藻。
然而研究表明基于顶质体基因组的组成及其排列，认为红藻更有可能是顶质体的祖先。
珊瑚共生体(Chromera velia)是一种能够进行光合作用的顶复门寄生虫的祖先，这对于顶复门类寄生虫的起源和进化史的理解具有重要的意义[5]。
研究表明Chromera velia生活在珊瑚中，具有4层膜结构且能进行光合作用，与顶复门寄生虫具有较近的亲缘关系。
Janouskovec J等[6]认为Chromera velie含有红藻内共生体。
因此，顶质体出现在鞭毛藻和顶复门寄生虫之前，可能来源于红藻。
有研究认为早期的无脊椎动物有共生体，可能是现代鞭毛藻和顶复门寄生虫的祖先，这些共生体最初应该是能够进行光合作用的。
顶复门寄生虫中某个分支在某些阶段失去光合作用，但很大程度上保留质体，就是我们现在知道的顶质体。
这些研究不仅表明所有的顶质体都应该源自于同一个祖先，而且在顶复门寄生虫开始分化之前，顶质体就已经存在于其内，这也意味着在所有顶复门生物体内都有顶质体的存在，但目前发现隐孢子虫是个例外。
3 顶质体的基因组顶质体具有一个独立的、大小约35 kb的闭合环状DNA分子。
顶质体基因组只编码很少一部分与功能相关的蛋白质，如tRNA、rRNA、核糖体蛋白及翻译延长因子TufA等。
由DNA序列分析表明，质体DNA含有多个功能编码序列，如多拷贝的rRNA基因等，在进化过程中顶质体中的大部分遗传信息都已转移至核基因组中。
4 顶质体稳定存在于寄生虫中顶复门寄生虫和鞭毛藻的共同祖先由藻类内共生体产生，藻类大多数是一种能够完全自主、自由生活的真核生物。
红藻内共生体在进化过程中逐渐成为顶质体的基因组、基质及4层膜结构等，其4层膜结构包括最原始的红藻质体两层膜、细胞质膜及从宿主的内膜衍生的最外层膜。
有研究认为顶质体缺乏含有色素的类囊体膜，这也可能是它们无法进行光合作用的重要原因。
研究认为还原内共生体发生模式至少需要3步：①宿主必须利用的内共生体的营养；②内共生体的分裂受到调控保证其数量；③顶质体作为一个独立细胞器稳定存在于细胞中。
第一步主要是通过糖转运蛋白进入内共生体的膜结构中，允许宿主利用其光合作用的产物。
有趣的是，当顶复门的祖先进化为寄生虫并不能进行光合作用的时候，质体便不能够提供营养而是要汲取营养。
寄生虫的胞液能够给质体提供营养，类似于在黑暗中不能进行光合作用的植物细胞。
内共生分裂的第二步调控比较重要。
通过了解植物质体在细胞分裂期间的机制，发现质体主要由原始细菌分裂，通过内共生将大部分基因转移到宿主的细胞核中[7]。
在电镜下，分裂中的顶质体总是与中心体相联系，并在其拖拽作用下分裂，然后平均分配到每一个裂殖子中去。
通过这些研究发现顶质体的分裂通过与中心体的复制相联系，从而与细胞核分裂保持一致，并与宿主细胞建立了相互依存的关系。
5 顶质体蛋白质的转运内共生体进化的最后一步是通过某种机制固定在宿主内，逐渐使内共生体失去自主性而依赖于宿主。
质体和线粒体都只是部分自主调控，不能独自生存。
其固定机制是通过基因转移而丢失内共生体遗传自主性，质体(包括顶质体)已明显失去了宿主细胞的核DNA。
这种丢失不是有害的，只要质体仍保留在宿主内，宿主将会提供质体所丢失的质体DNA基因产物。
在恶性疟原虫核中约480个顶质体基因来源于内共生体，其编码的蛋白需要靶向到顶质体中才能发挥功能。
质体能够通过核基因编码蛋白和精准的靶向机制发挥生物学功能，顶质体同样如此。
靶向定位通过编码的载体蛋白和膜上的转位分子蛋白能够将基因产物送达顶质体中发挥其功能。
通过生物信息学对顶质体靶向蛋白进行预测，其具有典型的两部分N端扩展结构，这与恶性疟原虫和弓形虫有所区别。
在对初级质体的研究中发现，靶向质体的蛋白在N末端存在着一个转运肽，它通过与质体膜表面的脂类和ToC/Tic(膜外/内表面转运子)蛋白受体作用而进入膜内[8]。
这种机制很可能在第2次内共生后得以保留下来。
大部分转运肽呈现出极大的冗余性，其中只有一部分肽段起着决定性的作用[9]。
6 顶质体的生物学功能顶质体发挥着重要的生物学功能。
一旦顶质体的功能受到抑制，则会导致虫体的死亡，目前尚未完全清楚其机制。
通过分析顶质体基因组中少数基因编码的蛋白证实顶质体的光合作用已经丢失。
目前正在进行的刚地弓形虫和恶性疟原虫的基因组计划将为研究顶质体的功能提供重要的价值资源。
通过研究顶质体脂肪酸生物合成系统的基因表明顶质体能够生成脂肪酸，驳斥了疟原虫不能合成新的脂肪酸的观点。
事实证明，疟原虫在红内期的脂肪酸含量不明显，而之后的感染周期中含量明显增多。
从基因组数据分析中发现顶质体还包括异戊烯基焦磷酸(isopentenyl pyrophosphate，IPP)生物合成途径，类异戊二烯化合物的前体为异戊烯基化蛋白质、泛醌、多萜醇等[10-11]。
随后的研究表明疟原虫的顶质体除了能够产生铁硫络合物，还能与线粒体共同作用参与血红素的合成。
研究发现位于质膜上的质体样转运蛋白(plastidic phosphate translocators,pPT)，具有类似于植物中的质体能够还原碳化合物的作用[12]。
在弓形虫中敲除顶质体转运基因，可立即导致虫体死亡[12]。
奇怪的是，在疟原虫顶体中，有两种pPT型的转运因子位于不同的膜上，研究表明在外膜上的转运因子是必要的，但在伯氏疟原虫内膜中pPT是可有可无的[13]。
总而言之，顶质体与非光合植物或藻类质体的作用方式相类似，它不仅是顶复门寄生虫中唯一合成脂肪酸的方式，还参与了类异戊二烯和血红素的生物合成。
7 顶质体的生物学意义当顶质体首次被发现时，作为治疗寄生虫的新靶标引起人们的关注。
顶质体本质上是一种内共生体，是具有能够自主复制和表达的环状DNA分子。
许多抗菌药靶向其复制和表达的过程，如克林霉素，阿奇霉素及多西环素等药物被用于疟疾的治疗或预防。
研究表明顶质体的Ⅱ型脂肪酸生物合成酶(fatty acid synthase Ⅱ，FASⅡ)系统被发现时，一度成为药物治疗寄生虫的热门靶点。
一系列报道描述了各种FASⅡ抑制剂作为杀灭寄生虫的潜在药物，后来的研究表明并非如此[14]。
以FASⅡ中的酶作为潜在的靶点，随着基因敲除技术研究表明疟原虫在红内期没有参与脂肪酸生物合成途径中重要的酶，这表明寄生虫在这个阶段不需要合成脂肪酸[15]。
然而，对于啮齿动物的疟疾感染的肝脏阶段和对于恶性疟原虫感染人类的卵囊阶段，顶质体的脂肪酸生物合成途径都是至关重要的。
此外，是否可以利用FASⅡ靶向感染疟疾的啮齿动物的肝脏代谢阶段来达到预防疟疾的目的，研究人员认为虽然在恶性疟原虫感染的血液阶段，顶质体FASⅡ和血红素的合成的途径是非必需的，但是在感染啮齿动物和人类的疟原虫中，参与血红素生物合成酶类对于卵囊的发育具有重要的作用[16-17]。
因此，靶向顶质体的血红素的合成途径和FASⅡ都具有抗寄生虫活性的作用。
8 顶质体的缺失通过基因敲除技术的研究证明，FASⅡ和血红素生物合成途径在寄生虫感染血液阶段似乎是不必要的，Fe：S簇合物的作用被广泛认为是一种具有还原性等价物。
顶质体在寄生虫感染的血液阶段发挥着参与IPP生物合成的作用。
此外，类异戊二烯前体的生物合成是通过原核生物的2-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(methylerythritol phosphate，MEP)途径完成的，是顶复门寄生虫唯一保守的生物合成途径。