《Parasitology Research》:P. falciparum EBA-181 ligand - searching for the receptor on human erythrocytes
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为破解P.falciparum EBA-181配体未知受体难题,Jod?owska等利用哺乳动物表达系统制备全段重组蛋白,证实其依赖Neu5Ac/Neu5Gc唾液酸并结合Rh2b(KD≈2 μM),首次提出Band 3为候选受体,为联合EBL-Rh多价疫苗提供新思路。
疟疾仍是全球头号寄生虫杀手,每年造成约2.5亿临床病例与60万死亡,其中恶性疟原虫(Plasmodium falciparum)居首。尽管已有青蒿素等药物,耐药株不断出现,研发阻断入侵的疫苗被视为根治路径。疟原虫仅在数分钟内完成红细胞(RBC)入侵,关键步骤由Erythrocyte binding-like(EBL)与Reticulocyte binding-like(RBL)两大家族介导。EBL家族中EBA-175、EBL-1、EBA-140的受体已明确为糖蛋白A(GPA)、B(GPB)、C(GPC),唯独EBA-181的“受体Z”三十年悬而未决,成为疟疾入侵机制的最后一块拼图。未知受体不仅阻碍完整入侵通路的描绘,也使潜在疫苗靶点缺失一角。为此,波兰Hirszfeld免疫与实验疗法研究所与Zielona Góra大学团队启动EBA-181配体“寻亲”计划,试图锁定其红细胞表面受体并评估与Rh家族协同关系,结果发表于2025年《Parasitology Research》。
研究采用四项关键技术:1)人胚肾HEK293F哺乳动物表达系统制备EBA-181及Rh2b重组全段外域;2)表面等离子共振(SPR)定量蛋白-糖及蛋白-蛋白相互作用;3)流式细胞术(FACS)检测重组Region II片段与完整RBC结合;4)远Western(Overlay)联合质谱(MS)鉴定膜靶蛋白。
表达与纯化
由于全段EBA-181外域表达量极低且多聚集于非溶解性胞内组分,作者改用细菌系统制备Region II(RII)片段进行功能实验;Rh2b外域则成功分泌至上清,经Ni-NTA一步纯化获得可溶蛋白,为后续互作分析提供材料。
配体结合特异性
FACS显示RII以剂量依赖但较弱信号结合人RBC,提示受体可能为低丰度或隐蔽构象。SPR进一步揭示RII可识别Neu5Ac与Neu5Gc两种唾液酸,对半乳糖结合微弱,对岩藻糖无作用,证实EBA-181与其他EBA成员一样依赖唾液酸。
与Rh2b的协同
基于此前基因敲除表型提示EBA-181与Rh2b功能偶联,SPR直接测得RII-Rh2b平衡解离常数KD≈2 μM,与Rh4-CR1相互作用强度相当,说明两蛋白可形成入侵复合物,为“多配体协同”模型再添实据。
受体鉴定
远Western显示RII不与糖蛋白A、B、C结合,却识别分子量≥100 kDa的RBC膜带;该带经切胶MS主要回收到Band 3(SLC4A1)肽段。Band 3是红细胞最丰富的跨膜糖蛋白(约100万拷贝/细胞),其胞外袢含Asn642 N-糖链,可携带多聚乳糖胺及末端唾液酸,正好契合EBA-181的糖结合特性,因而被提出为最具可能的受体。
结论与讨论
本研究首次用哺乳动物系统表达EBA-181全段,结合生物物理与蛋白质组学手段,证明:1)EBA-181通过RII域依赖唾液酸;2)其与Rh2b可直接结合,提示EBL-Rh联合封锁策略;3)Band 3为EBA-181候选受体,补齐EBL家族受体图谱。鉴于Band 3 abundance高且已证实可被疟原虫利用,针对其糖肽表位设计抑制剂或疫苗抗原,有望与EBA-175、Rh5等组分构成多价疫苗,克服因受体冗余导致的免疫逃逸。该发现也为解释为何某些蛋白酶处理实验呈现“胰蛋白酶抵抗、糜蛋白酶与神经氨酸酶敏感”的经典表型提供了分子基础,为未来疟疾干预提供新靶点与新思路。