弓形虫ROP18蛋白与人视网膜特异性蛋白CLUL1相互作用调节神经细胞凋亡

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背景:弓形虫作为一种机会性致病性原虫,在免疫系统正常的人群中,弓形虫一般为隐性感染。而在长期免疫力低下、免疫抑制或者免疫缺陷的人群中,会引发严重的弓形虫病。比如弓形虫脑炎,弓形虫眼病等。而其中弓形虫眼病发病的分子机制目前仍不清楚。弓形虫棒状体蛋白ROP18(TgROP18)是弓形虫重要的毒力蛋白,是一种丝/苏氨酸激酶,据文献报道,TgROP18蛋白可以通过磷酸化宿主细胞的关键蛋白,调节宿主免疫,细胞周期、凋亡等相关信号通路,进而促进弓形虫入侵宿主细胞和在宿主细胞内的存活。我们前期利用双分子荧光互补技术(BiFC)筛选与ROP18互作的宿主蛋白实验中,我们筛选到与TgOP1811蛋白互作的宿主人视网膜特异性蛋白CLUL1。本研究通过验证TgROP1811蛋白与CLUL1的互作以及两者的互作特点,研究CLUL1在神经胶质瘤细胞中的功能,以探究CLUL1蛋白在弓形虫眼病中是否可能是发病的一个潜在靶点。方法:构建质粒,体外过表达CLUL1蛋白和TgROP18以及TgROP18突变体蛋白,用FRET和CO-IP方法验证两者之间的相互作用以及互作结构域,应用CRIPR-Cas9的方法构建TgROP18蛋白C端融合表达标签蛋白的ME49虫株,以检测弓形虫内源性ROP18蛋白与CLUL1蛋白相互作用,应用Western Blot检测CLUL1的磷酸化水平、泛素化水平。RNAi敲低CLUL1蛋白,用流式细胞术检测CLUL1在神经细胞中的功能。结果:TgROP18蛋白与CLUL1蛋白存在相互作用,ROP18激酶区是两者之间的互作结构域。ROP18可以促进CLUL1磷酸化,并促进CLUL1泛素化经蛋白酶体途径降解,而且该过程依赖于ROP18蛋白与E3连接酶的结合。通过RNAi敲低细胞内CLUL1后,神经细胞的凋亡率显著上升,CLUL1蛋白发挥抑制凋亡的作用。结论:弓形虫在入侵视网膜神经细胞时,分泌ROP18蛋白,ROP18蛋白发挥其激酶活性,使CLUL1蛋白磷酸化,而磷酸化的CLUL1蛋白被泛素标记,使CLUL1蛋白经泛素-蛋白酶体途径降解,进而抑制CLUL1蛋白抗凋亡相关通路的功能,促进细胞的凋亡,从而可能参与弓形虫眼病的发生。
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