编辑推荐：
疟疾治疗面临挑战，新靶点研究迫在眉睫。研究人员以啮齿疟原虫（P. berghei）为模型，探究 clag 基因功能。发现 P. berghei 中 CLAGX 和 CLAG9 功能不同，CLAGX 是 P. falciparum clag3 的功能同源物且对寄生虫存活和 NPP 功能至关重要。这为疟疾治疗提供了新方向。
疟疾，这个古老又可怕的疾病，一直是全球健康的重大威胁。在 2022 年，全球有 2.49 亿疟疾病例，其中 60.8 万人不幸丧生，多数是五岁以下的儿童。目前，青蒿素联合疗法是治疗疟疾的金标准，但寄生虫对其清除速度逐渐变慢，这意味着疟疾治疗正面临严峻挑战，急需寻找新的治疗靶点。
在疟疾感染的血液阶段，疟原虫（Plasmodium spp.）会入侵红细胞（RBCs），并在红细胞膜上建立新渗透途径（NPPs）。NPPs 就像红细胞膜上的 “小通道”，能帮助疟原虫从血浆中获取营养物质，维持自身生存，因此它成为了潜在的治疗靶点。然而，目前对于 NPPs 的分子组成和结构，科学家们还知之甚少。
在恶性疟原虫（P. falciparum）中，NPPs 与 RhopH 复合体有关，RhopH1/CLAG3 被认为是 NPPs 通道的组成部分。不过，奇怪的是，敲除编码 RhopH1/CLAG3 的 clag3 基因，并没有完全消除 NPPs 的功能。原来，恶性疟原虫中还有其他 clag 基因（clag2、clag8 和 clag9），它们可能也参与了 NPPs 的形成，这使得研究变得更加复杂。
为了深入了解 clag 基因的功能，来自澳大利亚迪肯大学（Deakin University）的研究人员开展了一系列研究。他们以啮齿疟原虫（P. berghei）为模型，因为 P. berghei 只有两个 clag 基因（clagX 和 clag9），便于进行基因工程操作。研究人员利用多种技术，对 clag 基因进行研究，相关研究成果发表在《Journal of Biomedical Science》上。
研究人员采用的主要关键技术方法有：首先，通过构建多种质粒，对 P. berghei 进行基因编辑，实现基因的等位替换；其次，利用诱导型 diCre-loxP 系统，构建可诱导的 P. berghei clagX 基因敲除模型；然后，运用蛋白质免疫印迹（Western blotting analysis）、免疫荧光分析（Immunofluorescence analysis）等实验技术，检测基因表达和蛋白定位；最后，使用胍裂解试验（Guanidinium lysis assay）评估 NPPs 的功能。
下面来看看具体的研究结果：
- 系统发育分析和蛋白序列保守性：研究人员通过对多种疟原虫的 CLAG 蛋白进行系统发育分析，构建了进化树。结果显示，CLAG 蛋白分为两个不同的进化枝。同时，分析蛋白序列的保守性发现，P. berghei 的 CLAGX 和 CLAG9 蛋白保守性较低，暗示它们可能具有不同的功能。而 P. berghei 的 CLAGX 与 P. falciparum 的 CLAG3.1 在一些关键区域，如跨膜结构域（TMD）、高变区（HVR）和与 RhopH2/RhopH3 结合区域等，具有一定的保守性，这表明 P. berghei 的 CLAGX 可能是 P. falciparum clag3 的功能同源物。
- P. berghei clagX 和 clag9 的功能研究：研究人员尝试分别敲除 P. berghei 的 clagX 和 clag9 基因，但都未成功，这表明这两个基因对疟原虫的生存可能至关重要。接着，他们用 P. berghei 的 clag9 或 P. falciparum 的 clag3.1 替换 clagX 的部分区域。实验发现，用 clag9 替换 clagX 的尝试失败了，而用 clag3.1 替换 clagX 的相关区域后，成功获得了转基因寄生虫株。这进一步证明了 P. berghei 的 clagX 和 clag9 功能不同，且 clagX 是 P. falciparum clag3 的功能同源物。
- P. berghei clagX 基因敲除实验：为了明确 clagX 基因的重要性，研究人员构建了可诱导的 P. berghei clagX 基因敲除模型。在体内实验中，诱导 clagX 基因敲除后，疟原虫在小鼠体内的生长受到严重影响，无法完成正常的生命周期，在早期滋养体阶段就停止发育并死亡。同时，通过胍裂解试验发现，敲除 clagX 基因后，NPPs 的功能明显受损，疟原虫无法摄取胍溶液，这表明 clagX 基因对疟原虫的生存和 NPPs 的功能至关重要。
研究结论和讨论部分表明，本研究首次在体内模型中明确了 P. berghei 中 CLAGX 的重要性，并将其与 NPPs 的功能联系起来。研究结果强调了 P. falciparum clag3 同源物在疟原虫体内生长和生存中的关键作用，为进一步研究 RhopH 复合体作为潜在治疗靶点提供了有力支持。尽管 CLAG 蛋白的表面高变区存在差异，可能会给靶向药物设计带来挑战，但 CLAG 蛋白中与 RhopH 复合体结合的区域高度保守，可以作为潜在的药物靶点。这些发现为开发新的抗疟药物提供了重要的理论依据，有助于推动疟疾治疗领域的发展，有望为全球疟疾防控带来新的希望。
