阿米巴（Acanthamoeba castellanii）中的无机磷酸盐获取系统及其与能量代谢的关系

《Experimental Parasitology》：Inorganic phosphate acquisition systems in Acanthamoeba castellanii and its relationships with energetic metabolism

　　•A. castellanii 的囊肿具有厌氧 ATP 合成途径。•Pi 运输与 A. castellanii 滋养体的氧化磷酸化过程有关。•Pi 运输蛋白可能是治疗棘阿米巴病的重要靶点。

1. 引言
无机磷酸盐（Pi）是一种必需的微量元素。它支持生物分子的生物合成、信号转导、能量代谢以及 ATP 和多磷酸盐的储存。因此，外部 Pi 的可用性对细胞生长和存活有重要影响（Freitas-Mesquita 和 Meyer-Fernandes，2026）。在自然环境中，Pi 是一种限制性营养物质（Gull 和 Cruz，2026）。在这种情况下，多种微生物发展出了能够检测并从外部来源获取无机磷酸盐的系统。该系统由高亲和力磷酸盐转运蛋白、细胞外磷酸酶和负责在磷酸盐限制条件下快速适应的调节蛋白组成（Freitas-Mesquita 和 Meyer-Fernandes，2026）。在这种情况下，即使在环境条件发生变化时，维持细胞内的磷酸盐水平对生物体的存活至关重要。
无机磷酸盐获取系统最初在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中得到鉴定，由于其遗传上的易操作性和跨物种的核心调节途径的一致性，它成为了研究真核生物磷酸盐稳态的参考模型（Persson 等人，2003）。如前所述，该系统包括高亲和力无机磷酸盐转运蛋白（Pho84 和 Pho89）、胞外磷酸酶和分泌型酸性磷酸酶（Pho5、Pho11 和 Pho12）。此外，该系统还包括激酶和转录因子。这些成分共同使得细胞能够在低磷酸盐条件下存活（Popova 等人，2010）。PHO 途径已在多种酵母物种中得到鉴定；然而，在原生动物中的存在尚未得到证实（Gomes-Vieira 等人，2018；Zhou 等人，2016；Tomar 和 Sinha，2014）。基于酿酒酵母基因组的蛋白质序列，我们在 A. castellanii 中发现了同源基因（表 1）。总体而言，我们认为 A. castellanii 对细胞内磷酸盐浓度降低的反应与之前在酿酒酵母中描述的反应类似。简而言之，当这些生物体处于磷酸盐限制状态时，最初的代谢反应是利用多磷酸盐（PolyP）储备（Auesukaree 等人，2004）。当这种状况持续存在时，会激活一个复杂的代谢途径，产生肌醇七磷酸（IP7）。IP7 能够别构调节 Pho81 蛋白；这种调节导致 Pho81-Pho80-Pho85 复合物的结构变化。结果，Pho85 激酶的活性位点不再识别转录因子 Pho4（Tomar 和 Sinha，2014）。Pho4 被去磷酸化后，留在细胞核中并结合到 PHO 基因的启动子区域，从而刺激磷酸盐转运蛋白（Pho84 和 Pho89）、分泌型酸性磷酸酶（Pho5、Pho11 和 Pho12）以及低亲和力转运蛋白的负调控因子的转录（Tomar 和 Sinha，2014）。这些蛋白质共同作用，有效地去除无机磷酸盐，形成细胞外化合物并将其内化（图 1）。

表 1. Acanthamoeba castellanii 的 PHO 基因，其与酿酒酵母蛋白质具有同源性。
| 酵酒酵母蛋白质 | Acanthamoeba castellanii 同源基因 | 访问编号 |
|-----------------|---------------------------------|-----------|
| H+ 磷酸盐同向转运蛋白 | PHO84 | ACA1_341 | 100 |
| Na+ 磷酸盐同向转运蛋白 | PHO89 | ACA1_360 | 390 |
| 可抑制的酸性磷酸酶 | PHO5 | ACA1_205 | 990 |
| 循环蛋白 | PHO80 | ACA1_117 | 30 |
| 循环蛋白依赖性激酶（CDK）抑制剂 | PHO81 | ACA1_184 | 270 |
| 循环蛋白依赖性激酶 | PHO85 | ACA1_376 | 550 |
| 转录因子 | PHO4 | ACA1_323 | 120 |
| 同源框转录因子 | PHO2 | ACA1_045 | 430 |

PHO 基因蛋白的保守结构域通过 NCBI 保守结构域平台（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/cdd.shtml）找到。
a 参考菌株：S288C（https://www.yeastgenome.org/）
b 参考菌株：Neff（https://amoebadb.org/）
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图 1. 提出的 A. castellanii PHO 途径激活模型。长时间暴露于低细胞外 Pi 浓度会导致细胞内 Pi 浓度下降。这一现象会激活一个信号转导途径，增加 IP7 的水平。IP7 与 Pho80-Pho81-Pho85 复合物相互作用，导致其结构变化而失活。该复合物的失活导致 Pho84 转录因子以去磷酸化形式积累。然后 Pho4 被运输到细胞核并结合到 PHO 途径基因的启动子区域。这种激活导致高亲和力磷酸盐转运蛋白 Pho84 和 Pho89 的表达增加，并分泌 Pho5 酸性磷酸酶，这些蛋白质共同作用以增加细胞内 Pi 的浓度。图像创建于 https://BioRender.com。

在细胞外环境中，Pi 很少以自由形式存在，因为它会迅速与有机分子结合或被整合到生物大分子中（Turner 等人，2002）。因此，胞外磷酸酶和分泌型磷酸酶的活性至关重要；它们催化这些化合物的脱磷酸化，从而在细胞外介质中生成自由 Pi 并使其能够被细胞吸收（Freitas-Mesquita 和 Meyer-Fernandes，2026）。自由无机磷酸盐（Pi）带有负电荷，必须由膜结合转运蛋白摄取。具体来说，这些蛋白质利用电化学梯度将 Pi 运输到细胞内。重要的是，转运蛋白对 Pi 具有高度选择性。它们被分类为单向转运蛋白（仅转运 Pi）或耦合转运蛋白（同时转运 Pi 和另一种分子）。耦合转运蛋白进一步分为同向转运蛋白（向同一方向转运两种底物）和反向转运蛋白（向相反方向转运两种底物）（Henderson，2012）。
在微生物中，存在两种主要的 Pi 转运蛋白家族：无机磷酸盐转运蛋白（PiT）和 H+ 同向转运蛋白（PHS）。具体来说，PiT 转运蛋白含有 354-681 个氨基酸和 10-12 个跨膜结构域，通过 H+ 或 Na+ 同向转运来转运 Pi。相比之下，PHS 蛋白含有 400-600 个氨基酸和 12-14 个跨膜结构域，它们仅通过 H+ 梯度来转运 Pi（Freitas-Mesquita 和 Meyer-Fernandes，2026）。
无机磷酸盐转运蛋白已在多种原生动物中发现，如恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）、克鲁兹锥虫（Trypanosoma cruzi）、兰氏锥虫（Trypanosoma rangeli）、婴儿利什曼原虫（Leishmania infantum）、亚马逊利什曼原虫（Leishmania amazonensis）、布鲁氏锥虫（Trypanosoma brucei）、十二指肠贾第虫（Giardia duodenalis）和 Acanthamoeba castellanii（Carvalho-de-Araújo 等人，2022；Carvalho-Kelly 等人，2020；Carvalho-Kelly 等人，2022；Dick 等人，2012, 2013；Russo-Abrah?o 等人，2013, 2017；Saliba 等人，2006）。在这些原生动物中，磷酸盐转运蛋白依靠 H+ 或 Na+ 梯度工作，在生物能量代谢中起核心作用。本综述总结了目前对 A. castellanii 中磷酸盐获取系统的了解，并探讨了 Pi 吸收与能量代谢之间的联系。

2. 磷酸盐运输系统的一般方面
谈到磷酸盐运输的一般特性，Pi 在膜上的移动对细胞平衡至关重要。在生理 pH 值下，Pi 以 H2PO4? 和 HPO42? 的形式存在，需要特定的转运蛋白来将其内化（Maciel-Rodríguez 等人，2025）。
在原生动物中鉴定的磷酸盐转运蛋白对 Pi 具有高亲和力。与 H+ 梯度相关的蛋白的 Km 值为 2.8 至 93 μM。与 Na+ 梯度相关的蛋白的 Km 值范围为 7.1 至 118 μM（Lacerda-Abreu 等人，2022）。这些生物体中的高亲和力转运蛋白有助于在低细胞外 Pi 浓度下维持适当的细胞内磷酸盐水平。由于方法学限制，尚未在原生动物中鉴定出低亲和力磷酸盐转运蛋白，因为所有研究都使用完整的细胞。不能排除它们的存在，因为在其他模型中这些转运蛋白被描述为在质膜中 constitutive（持续表达）的。
无机磷酸盐运输受到物理化学因素的强烈影响，包括细胞外 pH 和由质膜泵产生的电化学梯度。例如，H+:Pi 同向转运蛋白在 pH 4.8 到 6.8 时最为活跃，其活性依赖于 H+-ATPase 和 H+:K+-ATPase，这些酶维持质子梯度。相比之下，Na+:Pi 转运蛋白对细胞外 pH 的反应各不相同。呋塞米敏感的 Na+-ATPase 和 Na+:K+-ATPase 负责维持这些蛋白功能所需的 Na+ 梯度（Lacerda-Abreu 等人，2022）。
原生动物中的无机磷酸盐转运能力和表达受细胞外 Pi 的影响。在许多模型中，低磷酸盐水平会增加磷酸盐运输，导致增殖减少但不会丧失细胞活力。由于细胞外磷酸盐对代谢至关重要，这些发现共同表明吸收受到严格调控，以支持代谢过程并在营养限制条件下维持细胞活力（Tomar 和 Sinha，2014）。

2.1. 原生动物中的无机磷酸盐运输
除了磷酸盐运输的一般特性外，一些模型还强调了无机磷酸盐与能量代谢之间的明确关系（Lacerda-Abreu 等人，2022；Rao 等人，2009）。此外，分析这些研究后，可以证实磷酸盐转运蛋白对于环境适应、寄生虫存活和宿主定植的重要性。在这些模型中，我们可以观察到优化不同生命周期阶段磷酸盐获取的潜在进化压力。
首次在疟原虫 Plasmodium falciparum 中描述了磷酸盐转运蛋白。在这种模型中，从培养基中去除 Pi 会导致其增殖减少，表明这种寄生虫依赖于捕获外源性 Pi 来维持正常生长。鉴定并表征了一种 Na+/Pi 共向转运蛋白（PfPiT），该蛋白对于寄生虫从红细胞中捕获 Pi 是必需的。比较 PfPiT 序列后发现，它属于磷酸盐转运蛋白家族，与原核生物、植物、真菌和动物中的转运蛋白类似（Saliba 等人，2006）。这种转运蛋白的主要作用是摄取无机磷酸盐，这对寄生虫在红细胞内的发育至关重要，因为代谢需求使得外部磷酸盐的获取对于维持 ATP 和其他生物分子的合成至关重要。
在克鲁兹锥虫（Trypanosoma cruzi）和兰氏锥虫（T. rangeli）中观察到了依赖钠和不依赖钠的转运蛋白（Dick 等人，2012，2013）。两种磷酸盐运输系统的存在可能有助于寄生虫在各种环境中的存活，即使是在钠含量较低的情况下。在 T. cruzi 的情况下，依赖钠的转运蛋白在血流中的锥鞭毛体形式中可能特别重要，因为钠是主要的细胞外阳离子。在这种情况下，这种转运蛋白似乎对寄生虫在脊椎动物宿主体内的存活至关重要。
在布鲁氏锥虫（T. brucei）中，这些磷酸盐转运蛋白还负责摄取肌醇，这是多种生物体内磷脂酰肌醇的主要前体之一。此外，敲低这些转运蛋白会导致寄生虫前循环形式的增殖能力下降，进一步强调了这种微量营养素对这些寄生虫存活的重要性（Russo-Abrah?o 等人，2017）。当我们观察亚马逊利什曼原虫（Leishmania amazonensis）中的磷酸盐运输时，无机磷酸盐对寄生虫增殖的重要性变得清晰。在这种原生动物中，前循环锥鞭毛体和阿米巴体形式比后循环锥鞭毛体形式具有更大的磷酸盐运输能力，后者具有感染性和非复制性（Carvalho-Kelly 等人，2019）。
在这种情况下，无机磷酸盐转运蛋白在寄生虫生命周期的不同阶段发挥着重要作用，从而确保它们在不同环境中的存活。接下来，我们将讨论这些蛋白对自由生活的阿米巴 Acanthamoeba castellanii 的存活的重要性。

3. Acanthamoeba castellanii
自由生活的阿米巴存在于多种环境中，如土壤和饮用水源（Marciano-Cabral 和 Cabral，2003）。在这些地点，阿米巴以微生物的生物膜为食，被认为是控制环境微生物群落的基础。被 Acanthamoeba 污染的水库是一个严重问题，不仅因为它们有可能污染脊椎动物宿主，还因为阿米巴可以作为其他微生物（如真菌、细菌，尤其是病毒）的宿主，从而导致脊椎动物宿主的共感染（Guimaraes 等人，2016）。此外，A. castellanii 在其细胞质内容纳病原微生物的能力增强了微生物在恶劣环境条件下的存活，并促进了它们向脊椎动物宿主的传播，提高了其作为病原体的重要性。
在其生命周期中，Acanthamoeba castellanii 有两种形式：滋养体和囊肿。囊肿被认为是阿米巴的非复制形式，由两种不同的壁组成：一种称为外囊，另一种称为内囊。外囊的多糖主要由半乳糖和葡萄糖组成。此外，囊肿有开口（外囊和内囊膜连接的部位），称为开口（Lloyd，2014）。在囊化过程中，线粒体会发生部分降解，导致线粒体残余物留在囊肿细胞质中（Moon 等人，2012）。
滋养体被认为是阿米巴的增殖形式，其特征是具有称为刺状伪足的细胞骨架突起。这些细胞骨架突起对于多种生理过程很重要，包括通过吞噬作用获取营养物质以及与脊椎动物宿主的上皮细胞相互作用（Soto-Arredondo 等人，2014）。通常，滋养体具有单个细胞核、多个线粒体和收缩性液泡（Marciano-Cabral 和 Cabral，2003）。
Acanthamoeba 属的阿米巴偶尔会感染它们的脊椎动物宿主，并与机会性和非机会性感染有关（Raghavan 和 Rammohan，2024）。与 Acanthamoeba 引起的感染相关的主要病理学疾病有阿米巴角膜炎（Acanthamoeba keratitis，AK）和肉芽肿性阿米巴性脑炎（Granulomatous amoebic encephalitis，GAE）。AK是一种主要影响佩戴隐形眼镜的人群的感染，通过滋养体与角膜的直接接触传播。另一方面，GAE可以影响免疫抑制者和健康个体，其主要感染途径是下呼吸道和皮肤病变（Kalra等人，2020年）。AK的病例数量逐年增加，主要是由于隐形眼镜使用者的增加。AK在公共卫生中具有重要意义，因为诊断仍然存在延迟，该疾病的病理生理机制尚不清楚，且治疗方法漫长且效率低下，因为所使用的抗阿米巴药物会导致滋养体形成包囊（Raghavan和Rammohan，2024年）。因此，了解包裹过程中的分子机制对于开发新的AK和GAE治疗化合物至关重要。以下将讨论这两种寄生虫形式的无机磷酸盐运输的主要特征，以及这些蛋白质在维持自由生活阿米巴的生存能力和分化中的作用。

3.1. Acanthamoeba castellanii中的无机磷酸盐运输
在A. castellanii中，Pi转运蛋白存在于滋养体和包囊中，在代谢和稳态中发挥作用。此外，其基因组编码了三个磷酸盐转运基因：AcPHS1（ACA1_341100）、AcPHS2（ACA1_360390）和AcPHS3（ACA1_131460）。这些转运蛋白的氨基酸序列与真菌的PiPT转运蛋白相似（Pedersen等人，2013年）。晶体学分析显示，在磷酸盐运输过程中会发生构象变化。当Pi与转运蛋白活性位点上的质子化Asp 324结合时，运输开始，这会触发蛋白质的构象变化。结果，面向细胞外的部分关闭，形成一个通向细胞质的通道。随后，细胞质中的质子使活性位点去质子化，使其带负电荷，从而将磷酸盐吸入细胞质。Pi运输完成后，蛋白质恢复到原始形状（Pedersen等人，2013年）。总体而言，A. castellanii中的磷酸盐运输系统是环境感知、代谢调节和不同生命阶段能量产生的核心整合点。

3.1.1. 营养体
通过mRNA表达分析发现，AcPHS1是主要的转运蛋白（Carvalho-Kelly等人，2020年）。这种蛋白属于在植物和真菌中发现的PHS型转运蛋白家族。它对Pi具有高亲和力，对Pi的稳态至关重要。在S cerevisiae中，这些转运蛋白可以感知并响应Pi浓度的变化（Popova等人，2010年；Tomar和Sinha，2014年）。AcPHS1对Pi的Km值约为88 μM（Carvalho-Kelly等人，2020年）。这对于增殖期的阿米巴非常重要，因为滋养体能够在多种环境中生存。磷酸盐感知膜蛋白使它们能够快速适应细胞外磷酸盐水平的波动，从而支持寄生虫的存活。在滋养体增殖期间，磷酸盐运输能力增加。具体来说，在生长最初的6小时内，磷酸盐运输量较高，然后在72小时内下降。重要的是，Chagla和Griffiths（1974年）观察到这个早期阶段与滋养体最大生长、DNA和RNA合成增加以及糖原积累相一致。因此，这表明细胞成分合成需要大量的Pi。相比之下，在静止期，DNA和蛋白质合成减少，葡萄糖水平上升，核糖和呼吸作用保持稳定（Chagla和Griffiths，1974年）。磷酸盐运输的下降可能反映了生物合成需求的减少。这些发现共同表明了磷酸盐运输与A. castellanii代谢之间的联系。A. castellanii滋养体具有功能性的线粒体；所有呼吸复合体、替代氧化酶和ATP合酶都存在（Scheckhuber等人，2025年）。此外，线粒体膜上存在线粒体磷酸盐载体（PiCs）。这些蛋白质在多种生物中被描述为H+/Pi同向转运蛋白，将Pi导入线粒体基质，支持ATP合成（Seifert等人，2015年）。有证据表明，细胞外的Pi会增加滋养体的氧气消耗。此外，FCCP会破坏线粒体质子梯度，从而消除这种效应（Carvalho-Kelly等人，2020年）。综上所述，这些发现表明A. castellanii滋养体中存在线粒体磷酸盐转运蛋白，从而建立了无机磷酸盐运输与微生物能量代谢之间的关系。

3.1.1.1. 营养体中的能量代谢与磷酸盐运输
多项研究描述了Acanthamoeba滋养体中的ATP合成代谢途径。基因组分析显示，A. castellanii具有氧化碳水化合物、脂质和氨基酸的经典途径所需的酶。据信，大部分底物氧化发生在线粒体内，ATP也在线粒体内合成（Kanehisa等人，2023年）。经过多项分析，发现Acanthamoeba滋养体更倾向于使用脂质和氨基酸作为ATP合成的底物（Sarink等人，2025年）。这种现象是因为环境中的游离碳水化合物稀缺，而获取营养的主要方式是通过吞噬细菌，细菌为阿米巴提供大量脂质和蛋白质（Sarink等人，2025年）。此外，这种对脂质的偏好是致病性阿米巴的特征，因为大脑中含有丰富的脂质（由于髓鞘的存在），角膜也会产生大量富含长链脂质的皮脂（Sarink等人，2025年；Schmitt等人，2015年）。在人工培养条件下，主要碳源是葡萄糖；然而，Peptone-Yeast Extract-Glucose（PYG）培养基仍然含有所有20种氨基酸和微量的脂质（Sarink等人，2025年）。对脂质的偏好对滋养体有利，因为脂肪酸氧化比碳水化合物更节能。如前所述，无机磷酸盐跨细胞膜的运输与滋养体的氧气消耗和线粒体ATP合成密切相关。利用氨基酸作为主要碳源的滋养体表现出更高的磷酸盐运输能力和更高的氧气消耗（Carvalho-Kelly等人，2020年）。这一现象与S. cerevisiae中的情况类似：高浓度的细胞外葡萄糖会加速糖酵解，增加ATP合成；这会导致氧气消耗减少和克雷布斯循环受到抑制（Rosas Lemus等人，2018年）。即使在缺乏葡萄糖的情况下，氨基酸转氨基也会生成用于克雷布斯循环的中间体，从而增加氧化还原潜力。这会加速电子传递链中的电子流动，增加滋养体的氧气消耗和ATP合成。当脂质是滋养体的主要碳源时，这种现象尤为明显，因为乙酰辅酶A是脂肪酸氧化的主要底物。因此，磷酸盐运输与A. castellanii滋养体的线粒体代谢之间存在直接关系。可用于能量合成的底物调节氧化磷酸化和线粒体ATP合成的效率，从而影响磷酸盐跨细胞膜的运输。

3.1.2. 包囊
在包囊形成过程中，基因和蛋白质表达会发生重要变化（Locard-Paulet，2022年；Marciano-Cabral和Cabral，2003年）。通过mRNA表达分析发现，囊状形式表现出高水平的AcPHS2和AcPHS3转运蛋白，而这些蛋白在滋养体中不表达。这些蛋白质在结构上与AcPHS1转运蛋白相似，也属于PHS转运蛋白家族（Carvalho-Kelly等人，2022年）。这种表达模式体现在无机磷酸盐运输能力上。由于存在两种转运蛋白，囊状形式比滋养体具有更高的无机磷酸盐摄取能力。我们认为，尽管囊状形式不进行复制，但仍需要无机磷酸盐，不仅用于生长，还用于结构维持和分化过程。动力学分析表明，A. castellanii囊状形式中的无机磷酸盐运输系统亲和力较低，Km值约为1.75 mM（Carvalho-Kelly等人，2022年）。囊状形式中存在低亲和力磷酸盐转运蛋白很有趣，因为这些蛋白质在各种细胞表面持续表达，并作为营养传感器。因此，这些转运蛋白可能对触发脱囊的信号转导起重要作用，正如在S. cerevisiae中观察到的那样。在这个模型中，pho84转运蛋白也充当受体，无机磷酸盐的结合会引发信号转导，调节对细胞外Pi可用性的分子响应（Popova等人，2010年）。在包囊形成过程中，无机磷酸盐运输能力增加，表明在阿米巴分化期间对这种营养素的需求增加（Carvalho-Kelly等人，2022年）。这种增加的需求与生理变化相对应，如细胞骨架重新排列和刺状伪足解体，这在最初24小时内增加了ATP的需求（Lloyd，2014年）。随后在48小时内，糖原磷酸化酶的上调进一步通过动员糖原储备并生成葡萄糖-1-磷酸（细胞壁中纤维素合成的前体）来增加Pi的需求（Moon和Kong，2012年）。我们认为，在72小时的包囊形成过程中，无机磷酸盐还通过厌氧ATP合成途径支持囊状形式的ATP合成（Carvalho-Kelly等人，2022年）。这些观察表明了磷酸盐运输与囊状形式中A. castellanii代谢之间的关系。值得注意的是，这些现象是在最近的人工培养条件下观察到的。已有文献记载，长时间的人工培养会导致培养同步性丧失和滋养体包囊形成的减少（K?hsler等人，2008年）。

3.1.2.1. 囊状形式中的能量代谢与无机磷酸盐运输
历史上，A. castellanii囊状形式被认为在代谢上是不活跃的，无法进行营养代谢或ATP合成。然而，最近的研究表明，囊状形式可以积累来自多种途径的代谢产物，并进行厌氧ATP合成，挑战了先前关于其代谢不活跃的假设（Carvalho-Kelly等人，2022年，2025年；Issam等人，2023年）。这些研究强调了这些代谢途径对囊状形式生存及其维持活力的重要性。A. castellanii囊状形式表现出高活性的甘油醛-3-磷酸脱氢酶，表明在这些形式中，糖酵解途径在ATP合成中起重要作用（Carvalho-Kelly等人，2022年）。此外，还发现了一种与微需氧微生物相似的厌氧氢胞体ATP合成途径（Alves等人，2017年；Aqeel等人，2015年）。该途径的第一个酶是丙酮酸-铁氧还蛋白氧化还原酶（PFOR）。PFOR催化丙酮酸的氧化脱羧，生成乙酰辅酶A。在厌氧条件下，这种乙酰辅酶A被乙酸：琥珀酸辅酶A转移酶转化为乙酸。在此反应中，除了生成乙酸外，还会生成琥珀酰辅酶A。最后，琥珀酰辅酶A被琥珀酰辅酶A合成酶转化为琥珀酸；这一反应负责厌氧ATP合成（Carvalho-de-Araújo等人，2023年）。由于该途径的几个步骤依赖于磷酸化中间体和底物水平的磷酸化，细胞内Pi的可用性可能会限制囊状形式中的ATP产生。代谢组学分析表明，囊状形式可以积累该途径产生的代谢产物，包括乙酸和琥珀酸（Alves等人，2017年）。这种厌氧途径在氧气受限条件下提供另一种能量来源，使囊状形式能够维持生存所需的代谢活动。A. castellanii囊状形式中的PFOR活性高于滋养体。这种酶包含所有负责其活性的催化结构域，并被文献中报道的经典抑制剂（如硝唑沙星）所抑制（Carvalho-Kelly等人，2025年）。此外，这种酶的活性与磷酸盐跨细胞膜的流入直接相关。由于硝唑沙星抑制PFOR活性会降低细胞内ATP水平和磷酸盐运输，这加强了无机磷酸盐运输与囊状形式代谢之间的直接关系（Carvalho-Kelly等人，2022年）。分析这一现象时会提出一个问题：为什么非复制形式需要合成ATP？主要假设是，充足的能量供应对于维持囊状形式的长期存在和形成具有活力的滋养体是必要的。在包囊形成过程中，需要重新构建受损的细胞器并形成刺状伪足（Choaji等人，2025年）。因此，囊状形式必须能够从不同大分子的降解中合成ATP。

4. 更多的研究视角
关于Acanthamoeba castellanii磷酸盐运输的正确知识有助于理解其生命周期形式的重要方面。然而，仍有许多问题尚未得到解答。这些运输的结构特征仍不清楚；未来使用冷冻电子显微镜或高分辨率结构方法的研究可能会提供关于底物识别和结合、构象动态以及这些转运蛋白在滋养体膜和囊壁中的定位的重要见解。磷酸盐运输在滋养体向囊状形式分化中的作用是另一个值得未来研究的领域。尽管本文强调了包囊形成期间磷酸盐摄取增加的潜在原因，但调节新磷酸盐转运蛋白表达的信号通路仍不清楚。理解调控这一过程的途径有助于开发抑制剂，以阻止包囊形成并导致滋养体死亡。磷酸转运蛋白也可能成为有前景的治疗靶点。Pi的吸收与能量代谢和ATP合成直接相关，因此抑制这些转运系统可能会影响滋养体和囊体的代谢稳态，从而导致滋养体增殖和囊体存活能力的下降。未来的研究应侧重于识别选择性抑制Acanthamoeba castellanii磷酸转运蛋白的方法，同时不影响哺乳动物细胞中的同源转运蛋白。最后，转录组学、代谢组学和磷酸蛋白质组学方法可以阐明磷酸可利用性在A. castellanii中引起的生理适应。这些策略应有助于更好地理解无机磷酸在Acanthamoeba的存活、致病性和环境持久性中的作用。

**结论性评论**

A. castellanii中磷酸转运与能量代谢之间的关系强调了Pi作为滋养体和囊体必需营养素的作用。在这两种情况下，Pi进入细胞质的速率都受到不同代谢途径的调节，并且在有氧和无氧条件下对ATP合成至关重要（图2）。在滋养体中，通过磷酸转运蛋白跨质膜吸收Pi可以增加细胞内的Pi量。在细胞质中，无机磷酸可以被用于糖酵解途径以合成ATP，或者通过线粒体膜转运蛋白转运到线粒体中。在线粒体内，Pi通过氧化磷酸化过程对ATP合成很重要（图2A）。在囊体中，假设存在与内膜囊泡相关的转运蛋白，这些转运蛋白将Pi转运到细胞质中，用于无氧条件下的ATP合成，从而维持囊体的存活（图2B）。

鉴于其重要性，磷酸转运蛋白可以被视为治疗A. castellanii感染的治疗靶点。抑制磷酸转运可能会影响ATP合成和其他生理过程，导致阿米巴死亡。然而，要证实这一假设，还需要进一步研究来评估磷酸转运抑制对A. castellanii稳态的影响。需要注意的是，我们无法确认非常老的囊体是否仍具有与新形成的囊体相同的代谢活性。我们的假设仅适用于较新的囊体；需要进一步研究来确认较老的囊体是否能够合成ATP。也许最初观察到的代谢活性对于能量储存很重要，使细胞能够在长期休眠后仍能生成可存活的滋养体（Issam等人，2023年）。此外，提出的假设认为囊体并非惰性形式且具有代谢活性，这为识别支持囊体存活的关键酶以及确定新的Acanthamoeba castellanii感染治疗靶点开辟了新的方向。

尽管在A. castellanii的磷酸转运蛋白和能量代谢研究领域已经取得了许多进展，但仍有许多空白需要填补，以便我们能够全面理解这两种现象之间的相互作用。

**作者贡献声明**

Luiz Fernando Carvalho-Kelly：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化、数据分析、概念化。
José Roberto Meyer-Fernandes：撰写——审阅与编辑、可视化、资源获取、项目管理、资金筹集、数据分析。

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