比较蛋白质组学揭示寄生扁虫中保守的表皮蛋白核心

《International Journal for Parasitology》：Comparative proteomics reveals a conserved core of tegumental proteins in parasitic flatworms

　　

摘要

寄生虫扁形动物，包括绦虫和吸虫，其体表覆盖有一层特化的合胞体被膜，该被膜介导营养吸收及宿主-寄生虫相互作用。虽然吸虫被膜的分子组成已被广泛表征，但绦虫被膜的分子组成在很大程度上仍未知。在本研究中，我们对三种绦虫物种的被膜进行了比较蛋白质组学分析，涵盖了幼虫期和成虫期，包括：Hymenolepis microstoma、Mesocestoides corti（同义词M. vogae）以及人体病原体Echinococcus multilocularis。通过与整虫提取物相比较，采用严格的富集标准，我们在每种物种中鉴定出数百种被膜富集蛋白。比较分析揭示了三种物种之间共享的保守核心被膜蛋白，包括被膜变应原样（TAL）家族成员、囊泡转运组分和钙感知蛋白，并鉴定了营养吸收活动的候选分子，如葡萄糖和核苷酸转运蛋白。进一步的比较分析揭示了与吸虫Schistosoma mansoni共享的一组被膜蛋白，其中包括专属于寄生扁形动物的保守蛋白，支持存在一个保守的祖先被膜蛋白质组。最后，我们确认了H. microstoma和E. multilocularis中若干基因的被膜表达，并展示了被膜胞体中区域性限制基因表达的现象，提示合胞体被膜内存在功能特化。总体而言，这些结果揭示了寄生扁形动物被膜的进化保守组成，为未来针对这一关键宿主-寄生虫界面的研究奠定了基础。

引言

寄生虫扁形动物是人类和家畜重要疾病的病原体（Hotez等，2008，Hotez等，2014）。大多数寄生虫扁形动物，包括绦虫、吸虫和单殖吸虫，属于新皮目（Neodermata）单系群（Laumer等，2015）。这些寄生虫的一个共同特征是其体表覆盖有一层高度特化的合胞体被膜，也称为新皮（Tyler和Hooge，2004）。该组织是寄生虫与宿主之间的主要接触面（尤其是在绦虫的情况下，它们缺乏消化系统）。因此，该被膜对于宿主-寄生虫相互作用至关重要，包括营养吸收和免疫调节（Dalton等，2004，Acharya等，2021，Wilson和Jones，2021）。被膜由一个表浅且连续的远端区域组成，该区域位于基底膜之上，以及由细长的胞质桥连接远端区域的有核细胞体（称为胞体）（图1A）。新蛋白持续在细胞体内合成并转运至远端被膜（Lumsden，1966，Wilson和Barnes，1979，Guarnaschelli和Koziol，2025）。

对于吸虫而言，已采用蛋白质组学方法分析了高度富集的被膜分数中远端被膜的分子组成。在人体病原体Schistosoma mansoni和Schistosoma japonicum中获得了最为详尽的研究结果（Braschi和Wilson，2006，Braschi等，2006，Mulvenna等，2010a，Castro-Borges等，2011a，Castro-Borges等，2011b，Sotillo等，2015，Winkelmann等，2022），在其他吸虫如Fasciola hepatica和Opisthorchis属中也观察到类似的结果（Mulvenna等，2010b，Wilson等，2011，Wong等，2023）。这些研究在吸虫被膜中鉴定出了重要的酶、转运蛋白、结构蛋白和抗原，使用被膜蛋白重组形式的实验性疫苗目前正在临床试验中（Sotillo等，2017，Molehin等，2022；De Olivera等，2025）。此外，对吸虫S. mansoni的单细胞RNA测序（scRNA-Seq）阐明了被膜胞体及其前体细胞的细胞异质性，这些细胞在正常组织更新过程中融合并分化为合胞体（Wendt等，2018；Díaz Soria等，2020；Wendt等，2020，Attenborough等，2024，Zhao等，2025）。相比之下，关于绦虫被膜的分子水平信息知之甚少，仅有少数个别鉴定的蛋白（例如Rodríguez-Contreras等，1998，Ortona等，2005，Camicia等，2008，Zheng等，2018）。经典研究已表明存在多种不同营养物质的转运活性，尽管在大多数情况下这些转运蛋白在分子水平上未被鉴定（Pappas，1975，Rosen等，1994，Brehm和Koziol，2017）。此外，数十年来已开发出获取Echinococcus属和Hymenolepis属绦虫远端被膜高度富积分数的方法，但其蛋白质从未被鉴定（Knowles和Oaks，1979，McManus和Barrett，1985）。仅有一项近期对Echinococcus granulosus中被膜抗原富积分数的低通量蛋白质组学分析（Miles等，2019），使用的是从活虫中提取蛋白质的相对剧烈方法。

因此，尚不清楚绦虫中是否存在一组共同被膜蛋白，以及这些蛋白是否也与其他寄生扁形动物共享。然而，"被膜变应原样"（TAL）蛋白家族的成员——该家族专属于寄生扁形动物——已在不同绦虫和吸虫的被膜中被发现（Stein和David，1986，Ortona等，2005，Zheng等，2018，Fitzsimmons等，2012；Thomas和Dimson，2016）。该家族由通常含有两个N端EF-Hand基序和一个C端驱动蛋白轻链（DLC）样结构域的蛋白组成。寄生扁形动物的基因组中编码了许多该家族的不同蛋白，在某些情况下，它们可能缺乏其中一个保守结构域（Zheng等，2018，Fitzsimmons等，2012）。虽然来自吸虫的多种TAL蛋白已被进行结构和生化表征，但其功能在很大程度上仍然未知（Subpipattana等，2012，Thomas等，2015，Nguyen等，2016，Jo等，2017，Carson等，2018）。

在本工作中，我们分析并比较了三种绦虫（包括幼虫期和成虫期）被膜的蛋白质组。我们鉴定出了该群体中一组共同的核心被膜蛋白，这些蛋白与已描述的吸虫被膜蛋白质组也有重要的重叠，表明新皮目动物中存在一组祖先被膜蛋白。此外，我们观察到被膜胞体之间存在差异性基因表达，表明该合胞体内部存在区域性特化。

章节摘要

寄生虫材料。

M. corti（同义词M. vg）的四膜体幼虫源自Specht和Vogue（1965）最初分离的毒株，从腹膜腔感染的C57BL/6小鼠中获取，合作单位为乌拉圭共和国大学化学学院动物实验实验室（方案编号10190000011119，经乌拉圭动物实验名誉委员会批准）。小鼠通过颈椎脱臼处死，寄生虫在无菌条件下于三个时间点收集

绦虫中保守核心被膜蛋白的鉴定

我们近期将Knowles和Oaks（1979）以及McManus和Barrett（1985）描述的方法改良应用于Mesocestoides corti，用于分离绦虫的远端被膜，获得了被膜富集分数（TEFs）（Guarnaschelli和Koziol，2025）。该方法基于在低温下用非离子型去污剂温和处理活虫，然后通过涡旋对远端被膜进行机械剪切，并通过差速离心进行分离。在本研究中，我们

数据可用性

质谱蛋白质组学原始数据已通过PRIDE合作数据库存入ProteomeXchange联盟，数据集标识符为PXD077018和PXD079154。脚本、序列和同源组可在github上获取（https://github.com/LBC-Iriarte/Tegument_proteomics_2026）。支持本研究结果的其他数据可在文章及其补充材料中获取

CRediT作者贡献声明

Inés Guarnaschelli：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 初稿，可视化，验证，方法学，研究。Analía Lima：撰写 – 审阅与编辑，研究，数据整理。Rafael Velazco：撰写 – 审阅与编辑，研究。Monika Bergmann：撰写 – 审阅与编辑，研究。Matías Preza：撰写 – 审阅与编辑，研究。Javier Calvelo：撰写 – 审阅与编辑，研究。Marcela Cucher：撰写 – 审阅与编辑，研究。Mara

未引用参考文献

Cooper和McNeil，2015，De Oliveira等，2025，Diaz Soria等，2020，Hess和Guggenheimz，1977，Marchler-Bauer和Bryant，2004，Specht和Voge，1965，Thomas和Timson，2016，Yates等，2005。

致谢

作者感谢乌拉圭共和国大学化学学院动物实验实验室的Beatriz Munguía提供了M. corti幼虫并维持感染有H. microstoma成虫的小鼠；感谢乌拉圭共和国大学科学学院生物化学系的Gabriela Alvite慷慨提供抗FABPa和抗FABPb抗体。作者衷心感谢高级生物成像单元和乌拉圭共和国大学分析生物化学与蛋白质组学单元

Inés Guarnaschelli|Analía Lima|Rafael Velazco|Monika Bergmann|Matías Preza|Javier Calvelo|Marcela Cucher|Mara Cecilia Rosenzvit|Klaus Brehm|Andrés Iriarte|Uriel Koziol

乌拉圭共和国大学科学学院细胞生物学系，蒙得维的亚，乌拉圭