嘌呤转运蛋白NBT1在弓形虫生长繁殖中的作用机制
批准号:
31802180
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
27.0 万元
负责人:
王金磊
依托单位:
学科分类:
C1805.兽医寄生虫学
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
李辉、王萌、李婷婷、白梦捷、孙黎秀
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中文摘要
嘌呤作为核酸和辅酶的组成成分,在能量供应和代谢调节等方面起着重要的作用,是弓形虫生长繁殖所必需的物质。然而弓形虫缺失从头合成嘌呤的能力,必须依赖于转运和补救机制从宿主窃取嘌呤,来维持自身的生命活动。研究发现弓形虫的基因组中含有4个嘌呤转运蛋白。前期我们利用CRISPR-Cas9技术发现仅NBT1不能被完全敲除,由此可见NBT1为弓形虫主要的嘌呤转运蛋白。基于前期的研究基础,本项目将对NBT1进行过表达和条件性敲除,鉴定其在弓形虫入侵、逸出、胞内增殖及在小鼠中的功能,并明确NBT1缺失株是否为嘌呤营养缺陷株。通过生物素标记技术进一步筛选与NBT1相互作用的蛋白并阐明它们之间的内在联系。通过GC-MS技术寻找NBT1的下游蛋白并系统阐明弓形虫NBT1转运嘌呤的作用机制及转运通路。预期成果将基本阐明NBT1在弓形虫中生长繁殖及转运嘌呤中的作用机制,从而为防控弓形虫病的药物开发奠定理论基础。
英文摘要
Purine nucleosides and nucleobases are essential for T. gondii, because they are fundamental to the constitution of nucleic acids and coenzymes, and they play an important role in the modulation of enzymatic reactions and energy metabolism. However, T. gondii lacks the machinery to synthesize the purine ring de novo and they rely entirely on essential capture, transport and salvage machinery to steal purines from their hosts for incorporation into the parasite nucleotide pools. Purines captured from the host cell and transported into the parasite cytosol are interconverted by nucleoside and nucleobase transporters. T. gondii genome contains four nucleoside and nucleobase transporters designated as AT1, AT2, AT3 and NBT1. Using CRISPR-Cas9, AT1, AT2, AT3 genes were successfully disrupted in Toxoplasma and the three ATs are not essential for T. gondii lytic cycle and also not virulence factors for mice. However, numerous efforts failed to disrupt NBT1 by CRISPR-Cas9 indicating that NBT1 is essential for T. gondii. Based on our previous study, in this project, we will ablate NBT1 in a conditional null mutant and generate a NBT1 overexpression mutant to study the effects of NBT1 on the parasite’s ability to infect cells in vitro and mice in vivo. Using BioID technique, we will screen the interaction proteins with NBT1 and study the specific relationship between them. Using GC-MS technique, the pathways for purine uptake will be also investigated. Whether transgenic parasites lacking the NBT1 are auxotrophic for purine nucleoside and nucleobase are also worth studying. Our expected results will elaborate the basic functions of NBT1 and the mechanism of purine uptake, which will lay the theoretical foundation for the research and development of T. gondii drugs.
嘌呤是弓形虫生长繁殖所必需的物质,然而弓形虫缺失从头合成嘌呤的能力,必须依赖于转运和补救机制从宿主窃取嘌呤,来维持自身的生命活动。我们发现弓形虫的基因组中含有4个嘌呤转运蛋白,即NBT1、NT2、NT3和NT4。通过间接免疫荧光试验发现NBT1、NT2及NT3定位于速殖子的细胞膜上,而NT4则不表达。通过CRISPR-Cas9介导的同源重组技术对上述四个嘌呤转运蛋白敲除,发现NT2、NT3及NT4可以被完全敲除;分别敲除NT2、NT3及NT4后不影响弓形虫的体外生长及在小鼠体内的毒力。由于NBT1不能被完全敲除,利用植物素AID介导的条件敲除技术敲低NBT1后,发现敲低NBT1后显著影响弓形虫的胞内增殖进而导致弓形虫在体外不能形成噬斑;通过小鼠毒力试验发现NBT1为弓形虫的一个重要毒力基因;通过LC-MS发现弓形虫缺失NBT1影响弓形虫体内嘌呤的含量;但时,将NBT1敲低株置于含有过高含量的嘌呤的培养基中,NBT1条件缺失株仍不能的生长,说明NBT1缺失株为非嘌呤营养缺陷株。通过高通量组学技术发现敲低NBT1后导致5746个基因(包括3149个上调、2597个出现下调)出现显著性差异表达;通过GO、KEGG分析发现差异的基因主要参与弓形虫的胞内生长。本项目的完成证明NBT1是弓形虫的一个必需基因,可以作为一个药物靶点来治疗弓形虫病,为防控弓形虫病的药物开发奠定理论基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.ijantimicag.2019.08.023
发表时间:2019-08
期刊:International journal of antimicrobial agents
影响因子:10.8
作者:Jin-Lei Wang;H. Elsheikha;Ting-Ting Li-Ting;Jun-Jun He-Jun;M. Bai;Qin-Li Liang;Xing-Quan Zhu;W. Cong
通讯作者:Jin-Lei Wang;H. Elsheikha;Ting-Ting Li-Ting;Jun-Jun He-Jun;M. Bai;Qin-Li Liang;Xing-Quan Zhu;W. Cong
DOI:--
发表时间:2019
期刊:Trends Parasitol
影响因子:--
作者:Wang Jin-Lei;Zhang Nian-Zhang;Li Ting-Ting;He Jun-Jun;Hany M Elsheikha;Zhu Xing-Quan
通讯作者:Zhu Xing-Quan
Novel roles of dense granule protein 12 (GRA12) in Toxoplasma gondii infection
致密颗粒蛋白12(GRA12)在弓形虫感染中的新作用
DOI:10.1096/fj.201901416rr
发表时间:2020-01-06
期刊:FASEB JOURNAL
影响因子:4.8
作者:Wang, Jin-Lei;Bai, Meng-Jie;Zhu, Xing-Quan
通讯作者:Zhu, Xing-Quan
DOI:--
发表时间:2021
期刊:中国人兽共患病学报
影响因子:--
作者:张海生;马元元;谢世臣;梁勤立;朱兴全;王金磊
通讯作者:王金磊
DOI:10.4049/jimmunol.1900410
发表时间:2020-01
期刊:The Journal of Immunology
影响因子:--
作者:Jin-Lei Wang;Qin-Li Liang;Ting-Ting Li-Ting;Jun-Jun He-Jun;M. Bai;Xue-Zhen Cao;H. Elsheikha;Xing-Quan Zhu
通讯作者:Jin-Lei Wang;Qin-Li Liang;Ting-Ting Li-Ting;Jun-Jun He-Jun;M. Bai;Xue-Zhen Cao;H. Elsheikha;Xing-Quan Zhu
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