Science：重大突破！揭示蛋白GDV1诱导疟原虫进入有性繁殖

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疟疾是由疟原虫感染人体导致的。疟原虫在人类血液中无性繁殖，从而导致慢性感染和所有与这种破坏性疾病相关的并发症。在每一轮繁殖过程中，一小部分疟原虫发育成非分裂的配子体（gametocyte），用于有性繁殖。配子体对蚊子具有传染性，因而促进疟疾传播给其他人。理解疟原虫如何控制它的配子体生产对促进开发能够阻止疟疾传播的治疗性干预措施是至关重要的。

疟原虫如何激活转换开关

疟原虫是继续进行无性繁殖还是产生配子体是由一种分子开关控制着的。近期发表在Cell期刊上的一篇论文证实这种开关对存在于人血液中的一种脂质分子---溶血卵磷脂（lysophosphatidylcholine, LPC）---作出反应（Cell, doi:10.1016/j.cell.2017.10.020）。在较高的LPC浓度下，疟原虫继续进行无性繁殖，摄入LPC产生新的膜。当LPC浓度下降时，正如在疟原虫急性感染期间发生的那样，疟原虫转化为配子体，从而将它们传播给下一个人类宿主。

人红细胞中的恶性疟原虫配子体，图片来自Eva Hitz/Swiss TPH。

如今，在一项新的研究中，来自瑞士热带疾病与公共卫生研究所的研究人员鉴定出一种被称作GDV1的疟原虫蛋白在激活这种配子体转换开关中发挥着至关重要的作用。论文通信作者、瑞士热带疾病与公共卫生研究所疟疾基因调节部门主任Till Voss说，“GDV1基本上激活一个对疟原虫的基因表达进行编程的过程，从而使得配子体产生得以发生。”相关研究结果发表在2018年3月16日的Science期刊上，论文标题为“GDV1 induces sexual commitment of malaria parasites by antagonizing HP1-dependent gene silencing”。

这项研究进一步证实GDV1仅在注定产生配子体的疟原虫中产生。在繁殖的疟原虫中，一种抑制分子阻止GDV1表达。论文第一作者、瑞士热带疾病与公共卫生研究所研究员Michael Filarsky说，“我们吃惊地发现利用CRISPR-Cas9技术靶向破坏这种抑制性分子后，所有疟原虫都表达GDV1蛋白。”

这项研究的另一个重要发现是GDV1的产生同样地受到LPC的抑制。Voss总结道，“我们发现一种将环境刺激传送到疟原虫体内来激活配子体产生的分子通路。”

“用于开展未来研究的基础知识和新工具”

为了达到消除和根除疟疾的宣传目标，开发靶向疟原虫配子体的药物和疫苗是迫切需要的。Voss说，“尽管我们的研究不能为开发新型疗法提供立竿见影的解决方案，但是它揭示出导致配子体产生的机制。如果我们能够阻断这种机制或者同时清除配子体，那么我们可能会向阻断疟疾传播迈出重要的一步。”

这种新知识还让瑞士热带疾病与公共卫生研究所的研究人员在实验室中产生大量的配子体。Filarsky说，“对配子体的研究受到它们通常在实验室中仅少量产生的事实的阻碍。我们如今能够设计出经过基因修饰的产生大量配子体的疟原虫。我们预计这些疟原虫不仅可用于未来的基础研究，而且也可用于这个领域的应用研究。”

参考资料：

Michael Filarsky, Sabine A. Fraschka, Igor Niederwieser et al. GDV1 induces sexual commitment of malaria parasites by antagonizing HP1-dependent gene silencing. Science, 16 Mar 2018, 359(6381):1259-1263, doi:10.1126/science.aan6042