袁晶課題組在EMBO Reports發(fā)表研究論文，揭示瘧原蟲有性生殖中雌雄配子體性別決定的分子機(jī)制
近日，袁晶課題組在EMBO Reports雜志上發(fā)表題為Plasmodiumtranscription repressor AP2-O3 regulates sex-specific identity of gene expression in female gametocytes的研究論文。該研究揭示了瘧原蟲在按蚊寄生傳播中有性生殖的性細(xì)胞-雌雄配子體的性別決定機(jī)制。
原生動(dòng)物-瘧原蟲是瘧疾傳染病的致病病原，每年導(dǎo)致數(shù)億人口感染和數(shù)十萬(wàn)人死亡。瘧疾的傳播必須通過(guò)雌性按蚊。瘧疾病人或者動(dòng)物被按蚊叮咬吸血后，瘧原蟲雌雄配子體伴隨血液作為“食物”進(jìn)入按蚊消化道中腸。雌配子體和雄配子體是瘧原蟲按蚊寄生傳播和有性生殖的第一個(gè)細(xì)胞階段，也是瘧疾傳播的“真兇”。獨(dú)特的是，雌配子體和雄配子體的基因表達(dá)截然不同，呈現(xiàn)出非常明顯的性別差異。瘧原蟲基因組中沒(méi)有性染色體，至今沒(méi)有鑒定出明確的性別決定因子。配子體性別如何決定？這個(gè)重要問(wèn)題一直沒(méi)有答案。
前期工作中通過(guò)系統(tǒng)分析瘧原蟲中轉(zhuǎn)錄因子AP2家族成員，我們鑒定出瘧原蟲在按蚊寄生中各個(gè)階段“雌雄配子體-雌雄配子-合子-動(dòng)合子-卵囊-子孢子”的特異轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，繪制出瘧原蟲轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控基因表達(dá)的發(fā)育階段全景圖（mBio，2017)。
在上述工作基礎(chǔ)上，我們聚焦配子體階段的轉(zhuǎn)錄因子，鑒定出雌配子體轉(zhuǎn)錄抑制因子AP2-O3。AP2-O3缺失的瘧原蟲按蚊傳播完全阻斷。AP2-O3特異表達(dá)在雌配子體細(xì)胞，并且細(xì)胞核定位。AP2-O3基因敲除后，雌配子體細(xì)胞中沉默的雄基因全部被激活表達(dá)，導(dǎo)致雌配子體性別特異的轉(zhuǎn)錄組紊亂，進(jìn)一步影響了雌配子體中雌基因的正常表達(dá)。AP2-O3通過(guò)抑制雌配子體中雄性基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，塑造出配子體性別特異的轉(zhuǎn)錄組(EMBO Reports，2021)。
瘧原蟲有性生殖中雌雄配子體的性別決定一直是領(lǐng)域內(nèi)的未解之謎。我們的工作揭示了轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)抑制反向性別基因表達(dá)，調(diào)控配子體性別決定的分子機(jī)制，為回答這個(gè)重要問(wèn)題提供了新視角。
廈門大學(xué)博士后李貞魁為本文第一作者，研究生關(guān)杰鵬和劉聰大量參與了該工作，黃佳良教授課題組的碩士研究生楊振綱提供了生信分析支持。袁晶教授為本文通訊作者，廈門大學(xué)為第一完成單位。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和廈門大學(xué)校長(zhǎng)基金資助。
論文全文鏈接：https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/embr.202051660
（圖/文 袁晶課題組）
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