开启疟疾性阶段的生产

寄生虫最吸引人的地方之一是它们生活史的复杂性。其中最复杂的是疟原虫。在不同阶段，它们可以寄生蚊子或脊椎动物，在细胞内或细胞外生活，无性繁殖或有性繁殖。在这些不同阶段之间的转换需要打开或关闭不同的基因组，这是一种由转录因子（附着在他们控制的基因旁边的特定DNA序列上的蛋白质）执行的功能。最近的研究提供了对这些转录因子之一的更深入的了解，这些转录因子被认为是疟原虫生命周期中性阶段形成的主要开关。

红细胞中的疟原虫

一旦疟原虫侵入红细胞（RBC），它就有两种可能的发育方式：无性分裂产生分裂体，分裂体作为裂殖子逃逸并侵入新的RBC，或者成为雌性或多个雄性阶段，称为配子体。

如果分裂体和裂殖子产生，宿主血液中受感染的细胞数量将会增加。然而，疟原虫只有在其生命周期中产生配子体才能传播到蚊子阶段。在蚊子中肠中，雄配子将使雌配子受精，由此产生的合子有可能穿过中肠壁进入寄生虫生命周期的下一阶段。

转录因子AP2-G

虽然触发这两种发育途径中的一种或另一种的分子机制还不清楚，但已知一种称为AP2-G的转录因子是启动在许多疟疾物种中产生配子的途径所必需的。这一发现在2014年的一篇博文中出现，并在一篇优秀的评论中详细报道。

来自格拉斯哥、爱丁堡和佛蒙特大学以及剑桥威康信托桑格研究所的一个研究小组，一直在利用啮齿动物疟疾，伯氏疟原虫，来进一步阐明这一因素在疟疾性发育早期阶段的作用。

在他们最近发表在《自然微生物学》杂志上的研究中，他们将两个基因表达模块引入到一个寄生系中，该寄生系已经包含了在雄配子体中产生绿色荧光和在雌配子体中产生红色荧光的第三个模块。当雷帕霉素被添加到培养基中或被给予小鼠体内进行寄生虫生长时，其中一个模块被激活（细节在他们的论文中给出）。他们巧妙的策略产生了两个寄生虫种群：一个过度表达ap2-g并产生配子细胞，但不产生分裂体；另一个有效地敲除了ap2-g基因，使种群完全产生分裂体。

承诺性生殖的时机

研究人员有兴趣评估这种啮齿动物疟原虫何时对性发育的程序变得敏感，因为早期的研究表明，在人类疟原虫恶性疟原虫中，红细胞阶段在红细胞周期中变成配子细胞之前，就变成配子细胞。

通过诱导ap2-g在红细胞浸润后12小时内的不同时间过度表达，他们发现在特定的红细胞周期中产生了配子细胞，而如果诱导发生在12小时后，性阶段直到下一个红细胞周期才产生。因此，这种啮齿动物疟疾似乎不同于恶性疟原虫对诱导配子体承诺的敏感时间。作者认为，这可能反映出恶性疟原虫配子体发育所需的时间更长，或者检测一些可能在周期早期转变为性周期的寄生虫的方法尚未开发出来。

这些实验还使他们能够得出结论，在过表达ap2-g后产生的雌、雄配子体比例与亲本群体相似。

转录组分析

同步诱导产生配子体的能力使这些同事能够比较在小鼠宿主中发育时过度表达或不表达ap2-g的群体的转录组。

前者的动态与野生型配子体的预期非常相似。在ap2-g诱导后6h，有56个基因应答，包括许多已知的对雄性或雌性成熟配子细胞特异的基因。这些基因的启动子区域富含AP2-G的AP2区域的DNA结合基序，提示它们可能是AP2-G的下游靶点。

作者指出，这些基因大多在恶性疟原虫配子体发育早期被上调。然而，在人类疟原虫中，有一些基因上调并与ap2-g共同表达，这些基因编码的蛋白质不存在于伯氏疟原虫基因组中。这些是被认为与改变宿主红细胞有关的分泌蛋白，这种现象只与恶性疟原虫感染有关。

转录组分析还显示许多早期反应基因具有性别特异性，表明对一种性别或另一种性别的承诺先于或同时发生于AP2-G介导的配子发生。

下一步

众所周知，体内配子体产生的起始是灵活的，受各种环境因素的影响。然而，不同的条件如何作用于启动这一发育途径的转录因子在很大程度上是未知的。ap2-g的过度表达提供了一个研究平台，可以进一步研究这种寄生虫和相关寄生虫的配子发生诱导和过程。

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