精胺（Spermidine）调控的蛋白翻译与氧化应激防御：揭示Babesia和Plasmodium红细胞内寄生的关键机制

本研究揭示了细胞内寄生虫Babesia duncani和Plasmodium falciparum依赖宿主精胺（SPD）生存的核心机制。通过多组学分析结合酶学实验，研究人员发现SPD通过真核翻译起始因子eIF5A的羟腐胺化（hypusination）调控蛋白翻译，并抵御活性氧（ROS）损伤。该研究为靶向SPD合成通路的抗寄生虫药物开发提供了新策略，发表于《SCIENCE ADVANCES》。

　　

在疟疾和巴贝斯虫病等由红细胞内寄生虫引发的疾病中，病原体如何从宿主获取必需营养一直是未解之谜。尤其令人困惑的是，这些微小寄生虫在缺乏典型代谢器官的红细胞内，竟能高效完成复杂的生命活动。近年研究发现，多胺类物质（polyamines）可能是关键，但具体机制尚不明确。

美国国立卫生研究院（NIH）的科研团队选择Babesia duncani（人巴贝斯虫病病原体）和Plasmodium falciparum（恶性疟原虫）为模型，通过比较基因组学、代谢分析和功能实验，首次揭示了两类寄生虫截然不同的多胺获取策略及其共同依赖的核心分子机制。研究发现发表于《SCIENCE ADVANCES》，为开发广谱抗寄生虫药物提供了全新视角。

研究采用培养体系优化结合营养缺陷型筛选，发现B. duncani完全丧失从头合成腐胺（PUT）的能力，必须依赖宿主来源的PUT；通过LC-MS和¹⁴
C标记的TLC分析证实其特有的精胺合成酶（BdPAPT）活性；利用DHR123荧光探针和RNA-seq解析SPD缺失导致的氧化应激和翻译紊乱；最后通过免疫印迹证明eIF5A羟腐胺化（hypusination）是SPD的核心功能靶点。

PUT是B. duncani存活的关键营养物质
通过对比DMEM/F12与基础DMEM培养基的寄生虫生长差异，结合成分筛查实验，发现缺乏外源PUT会导致B. duncani在5个生长周期内完全死亡。值得注意的是，添加下游产物SPD或SPM能完全挽救PUT缺失导致的生长缺陷，而鸟氨酸（ORN）或ODC抑制剂DFMO处理无影响，证明该寄生虫已进化出完全依赖PUT摄取的生存策略。

SPD是寄生虫发育的核心多胺
使用特异性抑制剂4-MCHA（靶向SPDS）和MDL 72527（靶向SPM氧化酶）的实验显示，只有SPD补充能完全逆转双重抑制导致的生长停滞。酶动力学分析发现B. duncani的SPDS（BdPAPT）具有独特结构：其C端催化结构域（1020-1454aa）虽与大肠杆菌SPDS同源，但整体蛋白大小（160kDa）远超其他物种，且缺乏SPM合成活性。

氧化应激与翻译调控的双重危机
DHR123染色显示，PUT缺失组寄生虫的ROS水平比SPD补充组高75倍。RNA-seq发现PUT缺乏导致37个基因下调，其中17%与蛋白翻译相关。免疫印迹证实，PUT缺失48小时后，羟腐胺化eIF5A（BdeIF5A^Hyp
）水平下降80%，而总eIF5A不变。DHS抑制剂GC7处理也重现了类似表型，证明SPD-eIF5A轴是调控枢纽。

跨物种保守的SPD依赖性
在P. falciparum中，虽然其通过经典ODC途径从头合成PUT，但DFMO抑制实验显示SPD同样是关键效应分子。GC7处理使Pf eIF5A羟腐胺化水平降低90%，且该效应可被SPD（而非PUT或SPM）逆转，表明两类寄生虫虽采用不同进化策略，但最终均收敛于SPD依赖的生存模式。

这项研究首次阐明：1）B. duncani通过基因精简丢失了多胺合成能力，完全依赖宿主PUT摄取；2）SPD通过双重机制（eIF5A羟腐胺化调控翻译和ROS清除）维持寄生虫存活；3）BdPAPT代表一类祖先型甲基转移酶衍生的特殊SPDS。该发现不仅解释了Apicomplexan寄生虫的代谢适应性进化，更提示SPD合成通路中的BdPAPT、DHS等酶可作为广谱抗寄生虫药物的优选靶标。尤其值得注意的是，人类与寄生虫的eIF5A羟腐胺化机制存在显著差异，这为开发低毒特异性抑制剂提供了重要理论依据。