综述:动质体寄生虫的表观遗传景观:从组蛋白翻译后修饰到新兴治疗策略

【字体: 时间:2025年09月28日 来源:Bioorganic Chemistry 4.7

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  本综述系统探讨了动质体寄生虫(包括利什曼原虫、克氏锥虫和布氏锥虫)中组蛋白变体与翻译后修饰(PTM)的多样性及其功能,详细解析了表观遗传调控机制中写入器(writers)、擦除器(erasers)和读取器(readers)的作用,并综述了针对这些通路的计算机模拟(in silico)、体外(in vitro)和体内(in vivo)治疗策略,为开发抗寄生虫创新疗法提供新视角。

  
Post-translational modifications of histones
组蛋白在调控动质体寄生虫染色质结构和转录活性中发挥核心作用。这些寄生虫的组蛋白变体(如H2A、H2B、H3、H4)通过氨基酸序列差异改变核小体构象,进而影响基因表达。组蛋白翻译后修饰(PTM)包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等,动态调节染色质浓缩状态。例如,组蛋白H3的乙酰化(H3K9ac、H3K14ac)常与转录激活相关,而甲基化(如H3K4me3、H3K36me3)则参与激活或抑制过程,具体功能因修饰位点和程度而异。在布氏锥虫中,组蛋白修饰调控变异表面糖蛋白(VSG)的表达,通过抗原变异逃逸宿主免疫应答。
Writers and Erasers of histone post-translational modifications
组蛋白PTM的动态平衡由写入器(添加修饰)和擦除器(去除修饰)两类酶协同调控。乙酰转移酶(HATs)和去乙酰化酶(HDACs)分别负责乙酰化的添加与去除,而甲基转移酶(HKMTs)和去甲基化酶(KDMs)调控甲基化修饰。这些酶在动质体寄生虫的转录调控、细胞周期进程和宿主适应中起关键作用。例如,HDACs在利什曼原虫感染过程中调控毒力基因表达;HKMTs在布氏锥虫中参与VSG沉默和切换。部分酶的三维结构已被解析,为靶向药物设计提供基础。
Post-translational modifications readers
组蛋白PTM形成的“组蛋白密码”由读取器蛋白识别,这些蛋白通过特定结构域(如溴结构域、染色质结构域、Tudor结构域)结合特定修饰(如H3K4me3、H3K9ac),进而招募转录因子或染色质重塑复合物,触发染色质凝集或松弛。读取器在动质体寄生虫中调控转录激活、基因沉默和宿主-寄生虫相互作用,但其具体机制仍需进一步探索。
Therapeutics strategies
针对表观遗传通路的治疗策略主要聚焦于开发HDAC抑制剂、HAT抑制剂和溴结构域拮抗剂。计算机模拟筛选、体外活性测试和体内寄生虫感染模型验证显示,部分化合物可显著抑制寄生虫增殖或诱导分化。例如,HDAC抑制剂SAHA和DNFG在克氏锥虫和利什曼原虫模型中表现出抗寄生虫活性;溴结构域抑制剂JQ1干扰布氏锥虫的转录调控。然而,现有化合物仍存在选择性低或毒性高等挑战。
Therapeutic perspectives
动质体寄生虫表观遗传研究为创新疗法开辟了新途径。表观遗传疫苗、基因编辑技术(如CRISPR-Cas9)和纳米递送系统可能增强治疗的靶向性和有效性。此外,联合用药(如表观遗传药物与现有抗寄生虫药联用)有望克服耐药性。未来需深入解析寄生虫特异性的表观遗传机制,以开发高选择性药物。
Conclusion
动质体寄生虫的表观遗传调控具有物种特异性且高度复杂,尽管组蛋白PTM、变体及相关酶的功能研究已取得进展,但其在多顺反子转录、抗原变异和环境适应中的具体机制仍不明确。靶向表观遗传通路为治疗利什曼病、恰加斯病和睡眠病提供了新思路,但需进一步优化化合物选择性和药效学特性。
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