弓形虫利用VIP1介导纳虫空泡-内质网膜接触位点促进寄生虫发育的机制研究

本期推荐一项关于弓形虫宿主互作机制的重要研究。为解析纳虫空泡(PV)与宿主内质网(hER)间膜接触位点(MCS)的形成机制，研究人员通过分子与显微技术，发现弓形虫蛋白TgVIP1通过FFAT样基序与宿主VAPA/VAPB互作，介导hER-PV互作以促进寄生虫发育。该研究揭示了病原体劫持宿主MCS的新机制，为抗寄生虫药物研发提供新靶点。

　　

弓形虫（Toxoplasma gondii）是一种专性细胞内寄生原虫，可感染人类和其他温血动物，引起弓形虫病。其在宿主细胞内生存于一种特殊的膜结构——纳虫空泡（parasitophorous vacuole, PV）内。早期研究发现，宿主内质网（endoplasmic reticulum, ER）和线粒体会紧密贴近PV膜（PVM），两者之间的距离（通常小于15纳米）符合膜接触位点（membrane contact sites, MCS）的特征。MCS是细胞器之间紧密接触但不发生膜融合的区域，可介导脂质、钙离子等生物分子的交换以及信号传递。尽管这种宿主ER与PV的紧密关联现象已被描述30余年，但其分子机制和功能意义一直不甚明确。

为解决这一科学问题，来自约翰霍普金斯大学的研究团队开展了系统研究，发现弓形虫通过一种新型寄生虫蛋白TgVIP1与宿主VAPA、VAPB等ER驻留蛋白互作，主动建立并维持ER-PV之间的MCS，从而促进寄生虫细胞内发育。该研究发表于《Nature Microbiology》。

为解析ER-PV MCS的分子机制，研究人员综合运用分子生物学、细胞生物学和成像技术：通过CRISPR-Cas9技术构建VAPA/VAPB双敲除（DKO）及VAPA/VAPB/MOSPD2三敲除（TKO）的HeLa细胞系；利用免疫荧光和免疫电镜技术分析宿主MCS蛋白（VAPA、VAPB、MOSPD2）在PVM的定位；采用肽段pull-down实验验证TgVIP1 FFAT motif与VAP蛋白的相互作用；通过电镜超微结构观察和³H-尿嘧啶掺入实验分析寄生虫生长和宿主细胞器招募表型。

研究首先证实宿主VAPA、VAPB和MOSPD2定位于PV膜。免疫荧光显示，感染6小时后，VAPA、VAPB与MOSPD2在PVM形成明显信号斑块，与PV标志蛋白TgGRA7共定位，而ER标记蛋白calnexin仅弥漫分布于PV周围。进一步利用VAPA/VAPB双敲除细胞（DKO）进行电镜观察，发现感染早期（6小时）PV表面几乎无hER附着，表明VAPA/VAPB缺失导致hER-PV互作显著减少。

研究人员从弓形虫基因组中鉴定出一个含有FFAT样基序的PV膜定位蛋白——TgVIP1。生物信息学分析显示，TgVIP1第二个FFAT motif（EFFDALE）与VAP蛋白具有高亲和力。肽段pull-down实验证实，该motif可特异性结合VAPA和VAPB。通过内源性标记和CRISPR基因敲除，发现TgVIP1定位于寄生虫致密颗粒和PV膜，其缺失导致寄生虫增殖缺陷、hER招募减少以及酸钙体（acidocalcisome）异常积累。

研究还考察了不同弓形虫虫株（强毒型RH与弱毒型CZ1）在VAP缺陷细胞中的表型。CZ1虫株PV表面hER覆盖率高达90%，但在DKO细胞中几乎无法招募hER，且寄生虫分裂严重受损，说明hER-PV MCS对虫株存活至关重要。

此外，研究团队发现IVN（ intravacuolar network）缺陷虫株（Δgra2Δgra6）可通过形成大量PV膜突起（PVMP）扩大与宿主ER的接触面积，并显著招募MOSPD2，提示在内部化途径受阻时，寄生虫通过增强MCS补偿营养摄取。

最终，研究提出模型：TgVIP1通过其FFAT2 motif与宿主VAPA/VAPB的MSP结构域互作，搭建ER-PV之间的分子桥梁，形成功能性MCS。这些接触位点可能参与脂质转移、钙信号调控等过程，为弓形虫提供营养并扰乱宿主细胞功能。该研究不仅首次在原生动物寄生虫中报道了MCS劫持机制，也为针对宿主-寄生虫界面开发新型抗寄生虫药物提供了理论依据和潜在靶点。