转录因子25调节疟原虫（Plasmodium falciparum）的配子细胞生成和核糖体生物合成过程

《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Transcription factor 25 modulates gametocytogenesis and ribosome biogenesis in the malaria parasite Plasmodium falciparum

疟原虫TCF25调控配子体发育与核糖体RNA合成机制研究。通过CRISPR/Cas9敲除tcf25基因，发现其缺失显著抑制配子体形成（转换率降低69-74%），并导致ap2-g通路相关基因表达下调。ChIP-seq分析显示TCF25直接结合rDNA基因簇，RT-qPCR验证其缺失引起28S rRNA表达量升高2.3倍，揭示TCF25通过核糖体质量控制复合体（RQC）调控核糖体生物合成。

　　在人类健康领域，疟疾仍然是一个严重威胁，尤其由恶性疟原虫（*Plasmodium falciparum*）引起的疾病导致了全球范围内的大量临床病例和死亡。根据世界卫生组织（WHO）的最新报告，2023年全球约有2.63亿例疟疾临床病例，其中约59.7万例死亡，主要归因于脑型疟疾这一致命性表现形式。恶性疟原虫的生命周期极为复杂，其在人类红细胞中经历多次无性繁殖，同时一小部分会分化为可传播的配子体（gametocytes），这些配子体被蚊子摄入后，在蚊子体内完成性繁殖，最终形成孢子虫（sporozoites），再次感染人类，形成完整的传播循环。因此，研究恶性疟原虫在血阶段的发育调控机制，特别是其向配子体转化的分子基础，对于开发新的抗疟疾策略具有重要意义。

在这一背景下，本研究聚焦于一个在其他真核生物中已知具有双重功能的蛋白质——TCF25。在真核生物中，TCF25既是一种转录调控因子，又是核糖体相关质量控制（RQC）复合物的关键组成部分。RQC复合物负责识别和清除翻译过程中产生的错误蛋白，确保蛋白质合成的准确性。然而，在恶性疟原虫中，TCF25的具体生物学功能尚未明确。本研究通过构建TCF25基因敲除（*tcf25_ko*）突变株，结合转录组分析、染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）以及实时定量PCR（RT-qPCR）等多种实验手段，系统性地揭示了TCF25在恶性疟原虫血阶段发育中的关键作用。

首先，研究发现TCF25的缺失并不影响恶性疟原虫的无性繁殖过程。通过构建基因敲除突变株并进行体外培养实验，研究人员发现，在三轮复制周期中，TCF25基因敲除株与野生型（WT）株在寄生虫数量上的差异并不显著，特别是在第四轮复制中。这一结果表明，TCF25可能在无性阶段并不发挥核心功能，而是更多地参与其他发育过程，如配子体转化。进一步的转录组分析显示，TCF25的缺失导致了广泛的基因表达变化，包括168个基因在环形期（ring stage）表达下调，24个基因上调；在裂殖体期（schizont stage）则有53个基因表达下调，4个基因上调。这些差异基因的功能注释揭示了TCF25可能在多种生物过程中起作用，包括脂质代谢、细胞周期调控、宿主相互作用以及免疫逃逸等。

为了进一步探索TCF25在配子体转化中的作用，研究人员进行了配子体诱导实验。结果显示，TCF25的缺失显著降低了配子体转化效率，其中两个独立的* tcf25_ko*克隆株的配子体形成率分别降低了约69%和74%。尽管如此，敲除株中仍然可以检测到成熟的配子体，说明TCF25主要影响的是配子体形成的效率，而不是其发育的最终阶段。这一发现提示TCF25可能在配子体转化的早期阶段发挥关键作用，如促进AP2-G这一主控转录因子的表达，从而启动配子体分化程序。通过整合ChIP-seq数据与转录组分析结果，研究人员确定了TCF25的8个直接调控靶基因，其中大部分与rRNA合成相关。这些结果支持TCF25在配子体形成中的重要性，尤其是在调控AP2-G相关基因表达方面。

此外，TCF25在rDNA（编码核糖体RNA的基因簇）中的富集提示其可能在核糖体生物合成中发挥作用。通过ChIP-seq分析，研究人员在恶性疟原虫基因组中发现了TCF25与rDNA位点的显著结合，特别是在染色体5、7和14上。进一步的RT-qPCR实验表明，TCF25的缺失导致了28S rRNA的显著上调，这一现象可能与TCF25在核糖体生物合成中的抑制作用有关。核糖体的合成和组装是寄生虫维持其高生长速率和适应宿主环境的重要机制，因此TCF25可能通过调控rDNA的表达来维持核糖体的稳态，从而影响寄生虫的生长和发育。

在细胞定位方面，通过免疫荧光分析（IFA）和Western blot验证，研究人员发现TCF25主要定位于细胞核，同时在细胞质中也有一定的分布。这一核定位特性支持其作为转录调控因子的假设。进一步的ChIP-seq分析揭示了TCF25在基因组中广泛结合的靶基因，其中许多与宿主相互作用、细胞粘附和免疫逃逸等过程相关。这些靶基因的分布模式表明，TCF25可能通过调控这些关键基因的表达，影响寄生虫在宿主体内的生存和传播能力。

综上所述，本研究揭示了TCF25在恶性疟原虫血阶段发育中的双重功能：一方面，它通过调控AP2-G相关基因的表达，促进配子体转化；另一方面，它在rDNA位点的结合和调控可能对核糖体生物合成起到抑制作用。这些发现不仅拓展了我们对恶性疟原虫基因调控网络的理解，也为开发新的抗疟疾靶点提供了理论依据。未来的研究需要进一步探讨TCF25在寄生虫其他生命周期阶段（如配子体形成、孢子虫发育等）中的作用，以及其在RQC复合物中的具体功能。此外，建立可诱导的TCF25敲低系统，有助于更精确地研究其在不同发育阶段的动态调控机制，从而为疟疾防控提供新的思路。