疟原虫丝/苏氨酸蛋白磷酸酶PbANKA113190的功能研究

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目的:疟疾(Malaria)是通过顶复门疟原虫引起的感染,通过雌性按蚊叮咬传播。根据2017年WHO疟疾报告所报2016导致约2亿700万名临床感染,超过600000人死亡。疟原虫生活史通过若干形态上不同的发展阶段进行,包括肝期的无性增殖,其次是在脊椎动物宿主临床上明显的红细胞内增殖。传播阻断疫苗(TBVs)顾名思义就是阻断传播,可以降低疟疾的传播风险,但传播阻断疫苗(TBVs)在研究过程中又面对种种问题,其一是在蛋白免疫接种后诱导的抗体水平较低,其二是免疫佐剂使用后引起的一系列不良反应。目前,佐剂的使用的问题始终没有较好的解决方法,所以我们把重点放在了寻找传播阻断候选抗原,寻找高效的候选抗原成为了目前疟疾疫苗研发的一大重点。人们开始关注于疟原虫在生长发育阶段大量的信号转导机制上。在每个发育阶段的过程中疟原虫利用了大量的信号转导机制,包括可逆的蛋白质磷酸化通过蛋白激酶(PKS)以及磷酸酶(PPS)催化。这种信号机制对许多真核细胞和原核细胞的通路是一种保守的普遍存在的调节机制。然而,尽管PKS是公认重要的治疗靶位,但PPS在目前却逐渐成为临床干预的目标。恶性疟原虫的序列分析结果预测显示大约有85个PK和27个PP催化亚基,编码在其基因组中(疟原虫蛋白磷酸酶组是一个最小的真核生物门类)。最近的整个激酶组功能性分析在人类恶性疟原虫和啮齿类动物模型表明超过一半的激酶在疟原虫无性阶段至关重要,再进一步分析有14个PKs具有特定的功能在有性发育阶段。虽然它最近被认为是一个假定的治疗干预目标,但缺乏互补疟原虫磷酸酶组的系统功能分析。综上所述,考虑到蛋白磷酸酶的磷酸化以及去磷酸化在疟原虫的生长发育分化过程中是否会成为阻断疟原虫传播的一个新的研究方向。本试验通过生物信息学分析选择以伯氏疟原虫PbANKA113190作为目的基因,通过构建载体,表达蛋白,检测重组蛋白磷酸酶活性,免疫小鼠获得抗血清,然后敲除基因,进一步验证其表达阶段、生物功能以及传播阻断的能力,为进一步研究疟原虫传播阻断疫苗提供参考。研究方法:通过生物信息学分析蛋白磷酸酶PbANKA113190包括结构域,进化树,跨膜区,及同源性等基础信息;利用载体构建在酵母表达系统中获得PbANKA113190重组蛋白;通过免疫小鼠获得PbANKA113190重组蛋白免疫血清;通过ELISA方法检测PbANKA113190重组蛋白的抗体滴度;利用蛋白磷酸酶活性试剂盒检测PbANKA113190重组蛋白磷酸酶活性;Western blot及IFA方法定位PbANKA113190蛋白的表达阶段;通过体外血清抑制实验检测PbANKA113190重组蛋白获得的血清传播阻断能力;利用双交叉同源重组方法获得PbANKA113190敲除虫株,进行表型的鉴定,并进行Pb ANKA113190基因功能性研究;统计学分析。实验数据均采用均值加减标准差分析,采用Kaplan-Meier log-rank检验进行生存分析,Student’s t-test或者one-way ANOVA进行显著性差异分析,取p值小于0.05为显著差异。结果:1、预测了PbANKA113190的结构域,进化树,跨膜区,并与其他真核生物的同源性进行比对。2、免疫小鼠成功获得PbANKA113190免疫血清。3、与对照组相比PbANKA113190免疫血清抗体的效价有明显升高。4、PbANKA113190通过Western blot及IFA检测发现其在裂殖体、配子体、动合子三个阶段均有表达。5、体外传播阻断实验发现与对照组相比用免疫血清体外培养配子体出丝,动合子形成,囊合子形成均有减少。6、成功获得PbANKA113190敲除虫株。7、PbANKA113190敲除虫株与野生株相比不出丝,也不形成动合子及囊合子。结论:1、PbANKA113190在Western blot及IFA的结果显示在裂殖体、配子体、动合子三个阶段均有表达。2、PbANKA113190对红内期疟原虫感染性以及侵袭力没有影响,不影响疟原虫的感染率和生存期。3、PbANKA113190对雄配子体出丝,动合子形成及囊合子的形成可能有阻断作用。
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