鄭雨昕，張義偉，姜 寧

(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與醫(yī)學(xué)學(xué)院，沈陽 110161)

ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子家族是植物擬南芥的第二大轉(zhuǎn)錄因子。2005年，Balaji等首先發(fā)現(xiàn)了頂復(fù)門原蟲中的一類可能的轉(zhuǎn)錄因子，它帶有一個(gè)Apetala2/ERF(乙烯反應(yīng)因子)整合酶DNA結(jié)合域相似的結(jié)構(gòu)域，隨之這個(gè)新的轉(zhuǎn)錄因子家族被命名為ApiAP2(apicomplexan AP2)。ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子包括1～3個(gè)AP2結(jié)構(gòu)域及其額外的功能區(qū)，它們的大小差異很大，相差數(shù)量可以達(dá)到200至數(shù)千個(gè)氨基酸，通常在AP2結(jié)構(gòu)域之外幾乎沒有序列同源性。人們之所以對(duì)這種蛋白質(zhì)感興趣，是因?yàn)樽鳛橐环N轉(zhuǎn)鐵蛋白質(zhì)，ApiAP2家族可能控制著多種基因的表達(dá)。目前，惡性瘧原蟲ApiAP2家族共有27個(gè)成員，不同成員在瘧原蟲發(fā)育的各個(gè)階段都有表達(dá)；惡性瘧原蟲的無性繁殖和性別分化過程與不同基因表達(dá)模式有關(guān)，復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控系統(tǒng)嚴(yán)格控制著這些模式;說明與植物同源基因一樣，ApiAP2家族參與了蟲體整個(gè)生活史和分化過程。本文從蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、各時(shí)期作用、蛋白質(zhì)組學(xué)等多個(gè)方面對(duì)惡性瘧原蟲ApiAP2蛋白質(zhì)家族進(jìn)行綜述。

1 ApiAP2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

ApiAP2蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域大小約為60個(gè)氨基酸，通常由3個(gè)β鏈和1個(gè)用于穩(wěn)定β-鏈的α-螺旋組成，鏈2和鏈3之間存在一個(gè)突出的發(fā)夾狀、帶有正電荷的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合的親和力。在不斷的進(jìn)化過程中，頂復(fù)門寄生蟲ApiAP2 轉(zhuǎn)錄因子產(chǎn)生了特異性適應(yīng)，因此ApiAP2 轉(zhuǎn)錄因子識(shí)別與結(jié)合基序具有高度靈活性。此外，ApiAP2 轉(zhuǎn)錄因子還存在AT-hook結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)有助于轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合。圖1為已知惡性瘧原蟲ApiAP2蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域示意圖。

已知惡性瘧原蟲ApiAP2蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域示意圖(彩圖見OSID開放科學(xué)數(shù)據(jù)與內(nèi)容)，引自杰寧佳等[7]。蛋白質(zhì)按大小排列，ApiAP2蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域用紅色標(biāo)記，ACDC結(jié)構(gòu)域用粉色標(biāo)記，AT-hook結(jié)構(gòu)域用黑色標(biāo)記，鋅指結(jié)構(gòu)域用深藍(lán)色標(biāo)記，?；o酶A-N-酰基轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域用淺藍(lán)色標(biāo)記，五肽重復(fù)結(jié)構(gòu)域用黃色標(biāo)記

2 ApiAP2蛋白質(zhì)在惡性瘧原蟲各個(gè)寄生階段的轉(zhuǎn)錄作用

在感染人類的5種瘧原蟲中，惡性瘧原蟲的危害最為致命。惡性瘧原蟲的整個(gè)生命周期主要包括蚊媒、人類肝和人類血液三大發(fā)育階段。ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子在惡性瘧原蟲各個(gè)寄生階段都發(fā)揮著不同的轉(zhuǎn)錄作用。

2.1 紅細(xì)胞外期

當(dāng)含有惡性瘧原蟲子孢子的雌性按蚊叮咬人體并吸入人體血液時(shí)，子孢子會(huì)隨著按蚊唾液進(jìn)入人體外周血液，并經(jīng)由門靜脈侵入肝寄生。人體中瘧原蟲的發(fā)育分為2個(gè)階段，分別是紅細(xì)胞外期和紅細(xì)胞內(nèi)期。其中紅細(xì)胞外期主要是指瘧原蟲在肝內(nèi)寄生的階段，也稱為肝內(nèi)期。最新研究證明，AP2-L(PF3D7_0730300)是迄今為止唯一參與肝內(nèi)期的特異性轉(zhuǎn)錄因子，主要表達(dá)在惡性瘧原蟲和伯氏瘧原蟲的滋養(yǎng)體時(shí)期。AP2-L識(shí)別的基序?yàn)锳ATTTCC，并可以識(shí)別11個(gè)大多與宿主細(xì)胞重塑有關(guān)的靶基因。研究人員發(fā)現(xiàn)AP2-L基因敲除后，子孢子雖然可以正常侵入肝細(xì)胞，但其發(fā)育會(huì)受到干擾。由此可以推測(cè)，AP2-L在肝內(nèi)期可能調(diào)控子孢子的生長(zhǎng)發(fā)育。另一個(gè)可能參與肝內(nèi)期基因調(diào)控的ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子是尚未鑒定的PF3D7_1139300。人們?cè)诟蝺?nèi)期特異性基因LISP2(PF3D7_0405300)啟動(dòng)子序列誘變?cè)囼?yàn)中鑒定出了它識(shí)別的基序TAGAACA。突變LISP2基因會(huì)增強(qiáng)靶基因的表達(dá)，所以PF3D7_1139300可能在基因抑制中發(fā)揮作用。這些發(fā)現(xiàn)讓人們對(duì)ApiAP2蛋白質(zhì)在惡性瘧原蟲肝細(xì)胞寄生階段中發(fā)揮的重要作用有了全新認(rèn)識(shí)。

2.2 紅細(xì)胞內(nèi)期

該階段為裂殖子入侵紅細(xì)胞并在其內(nèi)發(fā)育的過程，包括無性裂殖體增殖循環(huán)和配子體的形成。ApiAP2基因在紅細(xì)胞內(nèi)期的表達(dá)通?？梢苑譃?類，分別對(duì)應(yīng)于瘧原蟲無性發(fā)育的環(huán)狀體期、滋養(yǎng)體早期、裂殖體早期和裂殖體階段。在過去的研究中，人們發(fā)現(xiàn)很少有ApiAP2基因在紅細(xì)胞內(nèi)期發(fā)育階段被成功敲除，這更加說明了它們?cè)诏懺x紅細(xì)胞內(nèi)期發(fā)育階段的重要性。在紅細(xì)胞內(nèi)期,許多ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合基序位于其他ApiAP2基因上游，故ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子還可以被順序激活。以下有針對(duì)性的研究初步揭示了ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子在紅細(xì)胞內(nèi)期的主要功能。

Campbell等發(fā)現(xiàn)了3個(gè)可能的AP2基序，分別是AP2-EXP(PF3D7_1466400)、SIP2(PF3D7_0604100)和AP2-O(PF3D7_1143100)，這3個(gè)基序均富含基因啟動(dòng)子?；蚣易骞灿?0個(gè)成員，但惡性瘧原蟲在每個(gè)生長(zhǎng)周期中只能表達(dá)1個(gè)基因, 且每一代瘧原蟲表達(dá)的基因不盡相同。這種獨(dú)特的轉(zhuǎn)錄調(diào)控模式導(dǎo)致瘧原蟲高度抗原變異，同時(shí)也是惡性瘧原蟲致病、逃避宿主免疫應(yīng)答的關(guān)鍵。因此這3個(gè)AP2基序很有可能在紅細(xì)胞內(nèi)期發(fā)揮重要的轉(zhuǎn)錄作用。在上述研究中，研究人員試圖確定AP2-EXP在惡性瘧原蟲蟲株毒力基因調(diào)控中的作用，但卻發(fā)現(xiàn)AP2-EXP缺失后蟲體無法正常生存，這說明該轉(zhuǎn)錄因子在紅細(xì)胞內(nèi)期起著至關(guān)重要的作用。AP2-EXP是一個(gè)92 ku的蛋白質(zhì)，其N-末端含有1個(gè)AP2結(jié)構(gòu)域和1個(gè)AT-hook位點(diǎn)。AP2-EXP識(shí)別的DNA基序TGCATGCA是頂復(fù)門原蟲基因組中基因間隔區(qū)表達(dá)最多的八聚體，其結(jié)合位點(diǎn)在基因家族成員的上游。AP2-EXP參與調(diào)節(jié)多個(gè)基因家族，包括RIFIN、STEVOR、Pfmc-2tm。這些基因家族成員的表達(dá)是克隆性變異的，在惡性瘧原蟲紅內(nèi)期發(fā)育過程中會(huì)受到高度調(diào)控。目前，已知RIFIN基因在滋養(yǎng)體早期轉(zhuǎn)錄，STEVOR和Pfmc-2tm基因在滋養(yǎng)體晚期轉(zhuǎn)錄，但控制它們激活的確切機(jī)制和因素仍在深入研究中。Martins等已證明，AP2-EXP的非DNA結(jié)合區(qū)域是調(diào)節(jié)致病基因的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。在連接不同亞端粒毒力基因家族表達(dá)的過程中，AP2-EXP的作用十分關(guān)鍵。

AP2-I(PF3D7_1007700)由3個(gè)AP2結(jié)構(gòu)域、1個(gè)AT-hook和ACDC結(jié)構(gòu)域組成，編碼1個(gè)190 ku的蛋白質(zhì)。AP2-I是ACDC結(jié)構(gòu)域中位于N-端區(qū)中唯一的ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子；AP2-I的3個(gè)AP2結(jié)構(gòu)域分別結(jié)合不同的DNA基序。GTGCAC是AP2-D3的DNA結(jié)合基序，大部分集中于裂殖體期表達(dá)基因的上游，人們預(yù)測(cè)這些基因可能在裂殖子入侵紅細(xì)胞中發(fā)揮作用。染色質(zhì)免疫沉淀和深度測(cè)序技術(shù)(Chip-seq)證實(shí)了AP2-I的確與許多侵襲基因啟動(dòng)子相關(guān)。在一些研究中發(fā)現(xiàn)，AP2-I、溴結(jié)構(gòu)域蛋白(PfBDP1和PfBDP2)、染色質(zhì)重塑因子這幾種物質(zhì)可以形成復(fù)合物。AP2-I還可以和其他AP2蛋白質(zhì)結(jié)合。例如，AP2-I可以在幾個(gè)編碼ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子基因上游與AP2-G結(jié)合，這表明在ApiAP2家族成員之間可能存在復(fù)雜的調(diào)控互作網(wǎng)絡(luò)。AP2-I還可能通過誘導(dǎo)染色質(zhì)重塑和招募轉(zhuǎn)錄機(jī)制來發(fā)揮其調(diào)節(jié)功能；但是，要徹底明確分子調(diào)節(jié)機(jī)制的細(xì)節(jié)還需要進(jìn)一步的研究。

在ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子家族中，還存在一些功能特殊的成員。它們不調(diào)控轉(zhuǎn)錄過程，而是與惡性瘧原蟲SPE2蛋白質(zhì)相互作用，優(yōu)先與端粒相關(guān)的重復(fù)元件區(qū)域結(jié)合，并在異染色質(zhì)的形成和維持基因組的完整性方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，例如SIP2(PF3D7_0604100)。過度表達(dá)SIP2的N端片段對(duì)基因表達(dá)的影響微乎其微，這進(jìn)一步證實(shí)了它的基本功能與轉(zhuǎn)錄調(diào)控?zé)o關(guān)。SIP2是1個(gè)230 ku的蛋白質(zhì)，含有2個(gè)N端串聯(lián)排列的AP2結(jié)構(gòu)域，在分裂過程中可以變?yōu)?個(gè)60 ku的活性N端片段。SIP2的同源基因在所有已測(cè)序的瘧原蟲物種中均可找到，如伯氏瘧原蟲(PBANKA_0102900)、約氏瘧原蟲(PY17X_0104500)和微小隱孢子蟲(Cdg4_3820)。惡性瘧原蟲SIP2基因共有序列主要位于染色體內(nèi)部區(qū)域，這表明SIP2基因可能對(duì)染色體末端生物學(xué)具有額外功能。除了SIP2，在最新的研究成果中，研究人員鑒定了AP2-HC(PF3D7_1456000)，該AP2家族成員既不參與調(diào)控基因表達(dá)，也不參與形成與維持異染色質(zhì)，而是組成瘧原蟲異染色質(zhì)的核心成分。惡性瘧原蟲克隆性變異基因表達(dá)受表觀遺傳調(diào)控，這些基因的沉默正是由異染色質(zhì)介導(dǎo)完成的。瘧原蟲共有14條染色體，異染色質(zhì)位于所有染色體的亞端粒區(qū)和部分染色體的內(nèi)部。一般而言，異染色質(zhì)比常染色質(zhì)的DNA修復(fù)機(jī)制效率低，因此異染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄基因的突變率會(huì)有所增加。異染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄基因控制著表面抗原、入侵因子、營(yíng)養(yǎng)通道等多種關(guān)鍵因素，對(duì)寄生蟲生存至關(guān)重要。惡性瘧原蟲異染色體蛋白質(zhì)1(PfHP1)可以和發(fā)生三甲基化的組蛋白3、賴氨酸9結(jié)合，并與基因的互斥表達(dá)有關(guān)。2014年，Brancucci等發(fā)現(xiàn)PfHP1缺失會(huì)抑制表達(dá)多個(gè)與抗原變異有關(guān)的基因家族，其中包括基因家族。而后更加深入的研究發(fā)現(xiàn)，由PfHP1和H3K9me3結(jié)合而成的異染色質(zhì)區(qū)域包含了400多個(gè)基因(約占基因組中所有蛋白質(zhì)編碼基因的8%)。綜上所述，作為組成異染色質(zhì)的核心成分，AP2-HC可能不只在異染色質(zhì)區(qū)域的DNA修復(fù)或染色質(zhì)重塑過程起調(diào)節(jié)作用，還在抑制基因表達(dá)中起著至關(guān)重要的作用。

2013年，人們發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)與端粒生物學(xué)相關(guān)的ApiAP2家族成員——AP2-TEL(PF3D7_0622900)。AP2-TEL在整個(gè)紅內(nèi)期都有表達(dá)，并定位于細(xì)胞核核周與端粒簇。它具有一個(gè)非典型的AP2結(jié)構(gòu)域，即缺乏一種與DNA結(jié)合必需的β-Sheet結(jié)構(gòu)。該成員的序列與ApiAP2家族其他成員相比相似性較低(相似性低于27%)，全基因Chip-seq分析證實(shí)該蛋白質(zhì)可以和瘧原蟲所有染色體端粒區(qū)域結(jié)合。含有溴結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)可能參與維持端粒近端區(qū)域染色質(zhì)穩(wěn)定，AP2-TEL具有DNA解旋酶和核酸內(nèi)切酶活性、DNA錯(cuò)配修復(fù)活性、鋅指域和溴結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)。以上研究結(jié)果均提示AP2-TEL可能參與調(diào)控端粒DNA復(fù)制、修復(fù)和長(zhǎng)度、維持端粒和染色質(zhì)穩(wěn)定等過程。

另一個(gè)與蟲體入侵間接相關(guān)的ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子是PF3D7_0613800，它在滋養(yǎng)體晚期至裂殖體期達(dá)到表達(dá)高峰。PF3D7_0613800和同ApiAP2家族的PF3D7_0802100還可以將信號(hào)傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄調(diào)控聯(lián)系起來，協(xié)調(diào)完成高效轉(zhuǎn)錄；在全基因組關(guān)聯(lián)研究中，該基因的變異還與惡性瘧原蟲對(duì)藥物奎寧的耐藥性有關(guān)。迄今為止，瘧原蟲基因組約有40%尚未闡明，嚴(yán)重阻礙了有效藥物和疫苗的開發(fā)。PF3D7_0613800在藥物反應(yīng)中的潛在作用為研發(fā)高效抗瘧藥物提供進(jìn)一步的參考。

2.3 有性生殖階段

瘧原蟲在人體內(nèi)進(jìn)行了連續(xù)幾代裂體增殖后，為延續(xù)生命周期并確保其傳播，少部分裂殖子(<10%)會(huì)直接發(fā)育成雌雄配子體進(jìn)入有性生殖發(fā)育階段。惡性瘧原蟲配子體的發(fā)育速度相比其他種類瘧原蟲遲緩，需要10～12 d，并經(jīng)過4個(gè)中間階段(I期～I(xiàn)V期)進(jìn)入成熟的V期配子體。V期配子體是人體內(nèi)唯一能夠隨血液流動(dòng)并感染蚊媒的配子體,對(duì)瘧疾傳播至關(guān)重要。因此，抑制配子體發(fā)育可以防止瘧原蟲傳播，進(jìn)而直接有效地切斷瘧疾傳播途徑，這是實(shí)現(xiàn)根除瘧疾的主要目標(biāo)之一。調(diào)控惡性瘧原蟲配子體發(fā)育過程的轉(zhuǎn)錄開關(guān)是ApiAP2 轉(zhuǎn)錄因子AP2-G(PF3D7_1222600)。該轉(zhuǎn)錄因子只有1個(gè)結(jié)構(gòu)域，在有性生殖階段和早期配子體中表達(dá)；根據(jù)其在配子體分化中的作用，該因子被命名為AP2-G，而后得以廣泛研究。人們發(fā)現(xiàn)它的激活可以直接啟動(dòng)配子體分化過程，這說明AP2-G就是配子體分化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。研究表明，在伯氏瘧原蟲或惡性瘧原蟲生活史早期表達(dá)AP2-G的靶基因，還可以在相同的細(xì)胞周期內(nèi)啟動(dòng)分化過程。Josling等通過Chip-seq技術(shù)闡明了AP2-G的靶基因。它與許多早期配子體基因的啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合，除此之外還發(fā)現(xiàn)它還與入侵基因的啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合，在裂殖體期達(dá)到表達(dá)高峰。最新的研究成果不僅證實(shí)了AP2-G是配子體基因的激活因子，還預(yù)示其可能調(diào)節(jié)入侵相關(guān)基因。除AP2-G外，另一個(gè)ApiAP2 轉(zhuǎn)錄因子AP2-G2(PF3D7_1408200)可能調(diào)控著伯氏瘧原蟲配子體發(fā)育過程。有研究顯示，盡管AP2-G2基因敲除的伯氏瘧原蟲仍然會(huì)進(jìn)行配子生殖，但大多數(shù)蟲體無法發(fā)育成熟，少數(shù)形態(tài)上發(fā)育成熟的配子體也無法再次感染蚊。此外，AP2-G2還會(huì)抑制一些伯氏瘧原蟲肝寄生階段后期的基因，但其中許多基因還尚未明確。研究表明，AP2-G2敲除后與其結(jié)合的基因無一下調(diào)，這更加印證它可以抑制基因表達(dá)。2020年，人們通過Chip-seq和定量PCR分析發(fā)現(xiàn)，AP2-G2可以通過調(diào)節(jié)PfMDV-1的表達(dá)來控制惡性瘧原蟲配子體的生成和成熟。雄性發(fā)育基因1(MDV1)，是雄性配子體發(fā)育過程中必不可少的調(diào)節(jié)因子。AP2-G2在惡性瘧原蟲配子體發(fā)育過程中起重要作用，可能是在無性發(fā)育階段通過調(diào)控PfMDV-1和其他配子體特異性基因?qū)崿F(xiàn)的。在最新研究中，人們發(fā)現(xiàn)了與雌性配子體發(fā)育密切相關(guān)的AP2-FG。Chip-seq分析表明，AP2-FG直接調(diào)控700多個(gè)基因。伯氏瘧原蟲AP2-FG僅表達(dá)在雌性配子體中，在配子體分化過程中通過調(diào)控雌性特異性基因表達(dá)使早期配子體分化為雌性配子體。在一項(xiàng)利用CRISPR/Cas9技術(shù)敲除基因的研究中，人們發(fā)現(xiàn)了約氏瘧原蟲AP2-G3(PY17X_1417400)。AP2-G3在無性生殖階段和配子體中都有表達(dá)，并且定位在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)。惡性瘧原蟲同源基因(PF3D7_1317200)也被發(fā)現(xiàn)與配子體產(chǎn)生發(fā)生有關(guān)。一方面，啟動(dòng)AP2-G3觸發(fā)了AP2-G轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的開關(guān)；另一方面，敲除AP2-G3后，配子體無法正常形成，且AP2-G的表達(dá)也同時(shí)減少；這表明AP2-G轉(zhuǎn)錄因子之間可能存在級(jí)聯(lián)調(diào)控。近來，人們?cè)趷盒辕懺x中發(fā)現(xiàn)了AP2-G5(PF3D7_1139300)，使AP2-G轉(zhuǎn)錄因子之間的級(jí)聯(lián)調(diào)控第一次得到證實(shí)。該因子通過與上游區(qū)域和外顯子基因結(jié)合抑制AP2-G基因的轉(zhuǎn)錄活性，從而抑制配子體的產(chǎn)生。ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子級(jí)聯(lián)調(diào)控機(jī)制的揭示意義重大，為阻斷瘧疾傳播提供了一個(gè)新的靶點(diǎn)。

此外，還有其他幾個(gè)與惡性瘧原蟲配子體發(fā)生有關(guān)的ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子。例如，在AP2-G表達(dá)高峰期，PF3D7_1222400 在AP2-G5之后發(fā)生高度表達(dá)；在配子體產(chǎn)生階段，PF3D7_0420300對(duì)PF3D7_1342900、AP2-G5、AP2-L這 3個(gè)ApiAP2因子均構(gòu)成了正反饋調(diào)節(jié)。這種正反饋調(diào)節(jié)提示這些ApiAP2因子可能會(huì)增強(qiáng)AP2-G的轉(zhuǎn)錄功能。一些ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子在配子體中的作用不僅已經(jīng)得到證實(shí)，而且它們的敲除還會(huì)影響后期的基因表達(dá)，這些轉(zhuǎn)錄因子包括PF3D7_1305200、PF3D7_1107800、SIP2(PF3D7_0604100)、AP2-SP2(PF3D7_0404100)和AP2-O(PF3D7_1143100)。目前，有關(guān)瘧原蟲蚊內(nèi)期ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子的研究結(jié)果很少。有研究表明AP2-O伯氏瘧原蟲同源基因PBANKA_0905900在蚊內(nèi)期表達(dá)，并可與500多個(gè)基因的上游基因組區(qū)域特異性結(jié)合，大約10%的寄生蟲基因組直接受其調(diào)控，這些基因可能參與了瘧原蟲在蚊內(nèi)期不同的生物學(xué)過程，如運(yùn)動(dòng)、抵抗蚊免疫系統(tǒng)、卵囊發(fā)育等。圖2為已知ApiAP2蛋白質(zhì)在惡性瘧原蟲生活周期中的階段表達(dá)情況。

改編自尼爾森等[60]。PF3D7_編號(hào)為ApiAP2基因編號(hào)

3 ApiAP2蛋白質(zhì)特異性結(jié)合DNA

特異性轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控基因表達(dá)，一般通過DNA結(jié)合域與特定的DNA基序結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，這種特定DNA基序通常位于靶基因啟動(dòng)子的上游。與植物AP2/ERF蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域不同，在ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子家族中，每個(gè)轉(zhuǎn)錄因子含有1～3個(gè)AP2結(jié)合域，且不是每個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的各個(gè)AP2結(jié)合域都可以與DNA發(fā)生特異性結(jié)合。在不斷的研究與探索中，人們不僅發(fā)現(xiàn)了大多數(shù)與AP2結(jié)構(gòu)域優(yōu)先結(jié)合的DNA基序，還發(fā)現(xiàn)了AP2蛋白質(zhì)家族存在家族成員內(nèi)的分級(jí)調(diào)控機(jī)制，即多個(gè)ApiAP2調(diào)控級(jí)聯(lián)反應(yīng)。最新有關(guān)伯氏瘧原蟲的研究還發(fā)現(xiàn)，ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合的位點(diǎn)具有單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)，并可能作為毒力因子影響宿主對(duì)瘧原蟲的免疫應(yīng)答。伯氏瘧原蟲ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子家族編碼的基因中存在2個(gè)SNP，分別為PBANKA_0112100和PBANKA_1415700。其中，PBANKA_0112100的SNP會(huì)導(dǎo)致表達(dá)蛋白質(zhì)中第1 823位的絲氨酸替換為苯丙氨酸，從而影響ApiAP2的功能。另一項(xiàng)研究還將ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子與表觀基因調(diào)控聯(lián)系起來，研究這些基序是否與某些組蛋白修飾相關(guān)。ATAC seq技術(shù)通過識(shí)別與特異性基因表達(dá)相關(guān)序列并與ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的方法，為探索惡性瘧原蟲生命周期中其他重要的DNA基序提供了可能。

4 惡性瘧原蟲ApiAP2蛋白質(zhì)翻譯后修飾

近年來，隨著蛋白質(zhì)翻譯后修飾逐漸成為國(guó)際上的研究熱點(diǎn)，人們?cè)谔剿鰽piAP2蛋白質(zhì)作為轉(zhuǎn)錄因子直接調(diào)控基因表達(dá)的同時(shí)，也逐漸被其蛋白質(zhì)修飾組學(xué)吸引視線。已有研究證明，瘧原蟲在紅細(xì)胞內(nèi)發(fā)育過程中存在特定的組蛋白修飾，與其基因沉默或激活有關(guān)。與其他寄生蟲不同，惡性瘧原蟲的抗原變異受到表觀遺傳調(diào)控。組蛋白去乙酰化抑制劑干擾惡性瘧原蟲組蛋白H3K9的甲基化狀態(tài)后, AP2-G(PF3D7_1222600)會(huì)發(fā)生過度表達(dá),這會(huì)直接影響配子體的產(chǎn)生。由此說明，ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子自身發(fā)生蛋白質(zhì)翻譯后修飾，也可以調(diào)控轉(zhuǎn)錄過程。盡管ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子家族已被證實(shí)與一些特定基因家族的表觀遺傳調(diào)控有關(guān)，但其控制寄生蟲轉(zhuǎn)錄激活的具體機(jī)制尚未闡明；有研究表明mRNA也會(huì)受到轉(zhuǎn)錄后機(jī)制的影響。多角度分析ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子家族將進(jìn)一步加深人們對(duì)瘧原蟲各個(gè)發(fā)育階段的理解，有助于人們更好地掌握和控制其引起的相關(guān)疾病。

5 前景與展望

一直以來，瘧原蟲的研究似乎在畜牧學(xué)科中關(guān)注度不高；殊不知感染瘧原蟲對(duì)畜牧業(yè)的打擊有時(shí)是毀滅性的，比如目前尚未發(fā)現(xiàn)針對(duì)雞瘧原蟲病和鼠瘧原蟲病的有效治療藥物。ApiAP2蛋白質(zhì)家族作為轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控整個(gè)頂復(fù)門寄生蟲的基因轉(zhuǎn)錄，任何有關(guān)頂復(fù)門寄生蟲ApiAP2蛋白質(zhì)的研究對(duì)于畜牧業(yè)原蟲病的預(yù)防與攻克都是具有參考價(jià)值和意義的。近些年，大量關(guān)于ApiAP2蛋白質(zhì)功能的研究讓人們更好地理解了它的作用機(jī)制。雖然人們利用先進(jìn)的體外技術(shù)證實(shí)了ApiAP2蛋白質(zhì)家族中許多成員的功能，然而要完全理解ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子家族在惡性瘧原蟲生活史中的作用，還需要進(jìn)行體內(nèi)特定階段的DNA結(jié)合試驗(yàn)來驗(yàn)證體外試驗(yàn)所得結(jié)論，并深入研究它們還可能與哪些蛋白質(zhì)發(fā)生互作。目前，對(duì)ApiAP2家族仍然存在很多疑問，比如，還存在哪些ApiAP2蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域，這些AP2蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域如何參與協(xié)調(diào)靶基因的抑制或激活；較長(zhǎng)ApiAP2蛋白質(zhì)除AP2結(jié)構(gòu)域的其他結(jié)構(gòu)域還有哪些功能；ApiAP2蛋白質(zhì)如何通過誘導(dǎo)染色質(zhì)重塑和招募轉(zhuǎn)錄機(jī)制發(fā)揮其調(diào)控功能等；此外，ApiAP2蛋白質(zhì)發(fā)生翻譯后修飾的研究領(lǐng)域仍然存在大量空白需要填補(bǔ)。由于缺乏人類同源基因，ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子無疑成為非常有吸引力的藥物靶點(diǎn)，探索與開發(fā)ApiAP2轉(zhuǎn)錄因子的基本功能為新的瘧疾治療方法提供了新的前景和策略，同時(shí)也為弓形蟲病、雞瘧原蟲病、鼠瘧原蟲病等原蟲寄生蟲病疫苗的研發(fā)提供參考，進(jìn)一步推進(jìn)畜牧業(yè)動(dòng)物寄生蟲病的研究。