细粒棘球绦虫不育囊形成相关基因的分子特征及功能的初步研究

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细粒棘球绦虫的中绦期幼虫可引起人和多种动物的细粒棘球蚴病,又称为囊型包虫病。该病是一种危害严重的人畜共患寄生虫病,呈世界性广泛分布,在我国造成了巨大的经济损失和严重的公共卫生问题。细粒棘球蚴在中间宿主体内可形成不育囊,不育囊内没有原头蚴,故不能感染终末宿主而使其生活史终结,但仍能对宿主组织器官造成严重的病理损害。目前,对细粒棘球蚴在中间宿主体内形成不育囊这一特殊生物学现象的相关研究仍较少,导致其形成的因素和调控机制以及参与调控的基因尚不明确。本研究扩增并表达了细粒棘球绦虫Bcl-2相关抗凋亡蛋白3(Eg-BAG3)、内吞蛋白B1(Eg-EB1)、线粒体分裂蛋白1(Eg-Fis1)、程序性死亡因子6(Eg-PDCD6)以及柠檬酸合成酶(Eg-CS),对其蛋白特性进行了研究,探讨其功能和在不育囊形成中的作用。主要的工作和研究结果如下:1.细粒棘球绦虫BAG3和EB1基因的特征分析及其在不育囊形成中的作用在本研究中,细粒棘球绦虫BAG3和EB1基因被成功克隆并表达。Eg-BAG3基因编码232个氨基酸,Eg-EB1基因编码252个氨基酸。荧光免疫定位分析显示,Eg-BAG3广泛地分布于细粒棘球绦虫不同的发育时期,主要定位于包囊壁生发层,原头蚴的表皮和实质区,成虫的表皮和实质区;而Eg-EB1仅定位于包囊壁生发层,原头蚴的表皮和实质区。通过对H2O2处理后原头蚴的Eg-BAG3和Eg-EB1基因表达谱进行分析,发现原头蚴发生明显凋亡现象,而Eg-BAG3和Eg-EB1的m RNA表达水平随着H2O2处理时间的增加而明显上升,推测Eg-BAG3和Eg-EB1蛋白可能均在细粒棘球蚴对抗氧化应激所导致的细胞凋亡中起到作用。为了深入探讨Eg-BAG3和Eg-EB1蛋白对细粒棘球蚴细胞凋亡的功能,本研究应用RNA干扰技术沉默目的基因,进而测定原头蚴细胞凋亡率的变化。实验结果表明,Eg-BAG3基因干扰组原头蚴的凋亡率明显高于未干扰组,而Eg-EB1基因干扰组原头蚴的凋亡率则较低,这说明Eg-BAG3基因表达量的减少会促进细胞凋亡,而Eg-EB1表达量的减少则会降低细粒棘球蚴的凋亡现象。综上所述,Eg-BAG3和Eg-EB1蛋白参与调节不育囊的形成。Eg-BAG3通过抵御氧化应激诱导的细胞凋亡而维持包囊的可育性;Eg-EB1则促进氧化损伤而触发细胞凋亡,从而进一步诱导不育囊的形成。2.细粒棘球绦虫Fis1和PDCD6基因的克隆表达及蛋白功能的初步研究本研究以细粒棘球绦虫原头蚴的c DNA为模板扩增出Eg-Fis1和Eg-PDCD6基因,并将其进行原核表达和蛋白特性分析。Eg-Fis1基因编码157个氨基酸,具有一个跨膜区,该跨膜区与其功能密切相关;Eg-PDCD6基因编码174个氨基酸,该基因在物种间具有较高的保守性。经Western blot分析,重组蛋白r Eg-Fis1和r Eg-PDCD6均具有较好的反应原性。荧光免疫定位分析显示,Eg-Fis1和Eg-PDCD6都广泛地分布于细粒棘球绦虫原头蚴、生发层以及成虫实质区。原头蚴经H2O2氧化处理后,Eg-Fis1和Eg-PDCD6的m RNA相对表达量均从H2O2处理后即开始上调,8h后表达量最高,但Eg-PDCD6的表达量较Eg-Fis1上升缓慢,这可能是在原头蚴应对氧化应激时,Eg-PDCD6并不起主要作用。为探究Eg-Fis1和Eg-PDCD6在调控氧化应激所导致的细胞凋亡中的作用,我们采用RNA干扰法抑制目的基因的表达并用TUNEL法来检测原头蚴细胞凋亡的情况,在Eg-Fis1干扰组,原头蚴检测出的荧光信号低于未干扰组,说明Eg-Fis1蛋白表达量的减少会降低细粒棘球蚴的细胞凋亡现象;然而,在Eg-PDCD6干扰组,原头蚴检测出的荧光信号和未干扰组差异较小,未发生明显变化。因此我们推断,Eg-Fis1蛋白通过促进氧化损伤而触发细胞凋亡,从而进一步诱导不育囊的形成;而Eg-PDCD6不是其细胞凋亡过程中关键的调控基因。3.细粒棘球绦虫柠檬酸合成酶的分子特征与生物学特性分析在本研究中,细粒棘球绦虫柠檬酸合成酶首次被克隆、表达和特性分析。研究发现,Eg-CS基因编码466个氨基酸,CS基因在物种之间有着较高的保守性。Western blot分析,发现r Eg-CS能够被绵羊包虫病阳性血清和兔抗高免血清特异性的识别,说明该蛋白具有较好的反应原性。通过对Eg-CS在细粒棘球绦不同发育时期的免疫荧光定位分析发现,Eg-CS主要定位于可育囊与不育囊包囊壁生发层,原头蚴的表皮和实质区,成虫的表皮和实质区,提示Eg-CS在细粒棘球绦虫的生长发育以及生理活动中起重要作用。本研究利用H2O2对原头蚴进行氧化处理,诱导其产生凋亡,通过观察Eg-CS相对表达量的变化,发现Eg-CS的m RNA相对表达量在H2O2处理2 h后先上升,之后随着处理时间的增加而逐渐下降。Eg-CS相对表达量在凋亡发生时的升高,说明凋亡是一主动、耗能的过程。随着死亡细胞的增多,所需代谢也逐渐降低,因此Eg-CS的m RNA相对表达量也相对下降,而Eg-CS表达量的降低又进一步促进原头蚴的凋亡。综上所述,柠檬酸合成酶作为代谢途径的关键酶,在细粒绦虫体内起到了重要作用,并且可能维持包囊的可育性,而Eg-CS含量的降低,可能会导致不育囊的形成。此外,本试验采用间接ELISA法评价了r Eg-CS蛋白的诊断效果,结果显示r Eg-CS对绵羊包虫病有较高的敏感性(93.55%)和特异性(80.49%),但与山羊细颈囊尾蚴阳性血清和绵羊脑包虫阳性血清交叉反应严重,说明r Eg-CS蛋白不合适作为绵羊细粒棘球蚴病的诊断抗原。
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