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为探究 BBSome 在锥虫寄生虫中的功能，西安交通大学利物浦大学的研究人员以 Lotmaria passim 为对象展开研究，发现其 BBSome 功能多样且物种间有差异。该研究为理解寄生虫致病机制提供新视角，推荐科研读者阅读。
在微观的生物世界里，有一种神奇的蛋白复合物 ——BBSome（巴德 - 毕德氏综合征蛋白复合物），它虽然个头小，却有着大大的能量。BBSome 是一个由八个蛋白组成的复合物，在细胞的生命活动中扮演着极为重要的角色。它最初被发现与纤毛（一种细胞表面的微小毛发状结构，在细胞运动、物质运输等方面有重要作用）的运输密切相关，能帮助蛋白质精准地运输到纤毛上，就像细胞内的 “快递员” 一样。但后来人们发现，它的功能远不止于此，还参与了细胞内的许多其他过程，比如调节细胞内的囊泡运输（细胞内物质运输的一种方式，囊泡就像一个个小包裹，包裹着各种物质在细胞内穿梭）、影响细胞骨架的动态变化（细胞骨架就像细胞的 “脚手架”，维持细胞的形状并参与细胞运动等）、调控基因表达（决定细胞内哪些基因会被 “打开” 发挥作用），甚至还和线粒体（细胞的 “能量工厂”，负责产生细胞活动所需的能量）的稳态有关。
然而，尽管科学家们在哺乳动物身上对 BBSome 进行了大量研究，但在锥虫（一类单细胞寄生虫，其中一些会感染人类和动物，引发疾病）领域，它的角色却一直有些神秘。以利什曼原虫（Leishmania）和布氏锥虫（Trypanosoma brucei）为例，研究发现缺乏 BBSome 的某些亚基，在体外培养时，它们在生长、鞭毛（类似纤毛，用于细胞运动）组装、运动能力和分化等方面似乎没有明显缺陷，但却无法在宿主体内成功建立感染，这表明 BBSome 在这些寄生虫的致病过程中肯定有着独特的作用，可具体是什么作用，大家还不太清楚。
为了揭开 BBSome 在锥虫中的神秘面纱，来自西安交通大学利物浦大学的研究人员展开了一场深入的探索之旅。他们的研究成果发表在了《Parasites & Vectors》期刊上，论文题目是 “BBSome deficiency in Lotmaria passim reveals divergent functions in trypanosomatid parasites” 。通过一系列实验，他们发现 BBSome 在单宿主锥虫寄生虫 Lotmaria passim（一种感染蜜蜂后肠的寄生虫，会影响蜜蜂健康）中有着多样且独特的功能，而且这些功能在不同的锥虫物种之间存在差异。这一发现为我们理解寄生虫的生存机制和致病过程提供了新的视角，也为未来开发针对寄生虫感染的防治策略提供了潜在的靶点，就像是为我们在对抗寄生虫感染的道路上点亮了一盏新的明灯。
研究人员在探索 BBSome 功能的过程中，用到了好几种关键技术方法。他们利用 CRISPR 基因编辑技术（一种可以对基因进行精确编辑的强大工具，就像一把 “基因剪刀”，能够剪断、插入或修改特定的基因片段）来对 Lotmaria passim 中的 BBS1 和 BBS2 基因进行操作，要么敲除基因，要么给基因加上特定的标签，以此来研究基因功能的变化。同时，为了研究基因表达的变化情况，他们采用了 RNA 测序（RNA-seq）技术，该技术可以一次性测定细胞内所有 RNA 的序列，从而了解哪些基因在活跃表达，哪些基因的表达受到了抑制，帮助研究人员全面掌握细胞的 “基因动态”。此外，免疫荧光检测技术也派上了大用场，它能让研究人员直观地看到目标蛋白在细胞内的分布位置，仿佛给目标蛋白装上了 “定位器”，让它们在细胞内的行踪无处遁形。
下面，让我们一起来看看研究人员都有哪些重要发现吧。
1. LpBBS1 和 LpBBS2 的细胞内定位
研究人员给 LpBBS1 和 LpBBS2 这两个蛋白都加上了三重 c - Myc 标签，就像给它们贴上了独特的 “小标签”，然后通过免疫荧光技术来观察它们在细胞内的位置。结果发现，这两个蛋白在细胞体内到处都有分布，但在细胞的前端特别集中。而另一个 IFT - B 复合物的亚基 LpIFT88 - GFP 则主要集中在鞭毛的基部。这表明 BBSome 在 Lotmaria passim 中可能有着多种不同的功能，就像一个多功能的 “小助手”，在细胞的不同地方发挥着不同的作用。
2. 生长素诱导的降解系统（AID）在研究 LpBBS1 功能中的应用
研究人员本想用 CRISPR 技术敲除 LpBBS1 基因，来看看它对寄生虫的影响，可尝试了很多次，都没能成功得到纯合敲除的克隆。这让他们推测 LpBBS1 可能是 Lotmaria passim 生存必不可少的基因。于是，他们换了个思路，采用 AID 系统来研究 LpBBS1 的功能。他们先构建了带有特定标签的寄生虫，发现加入生长素（IAA）后，带有标签的 GFP 能迅速被降解，这证明 AID 系统在 Lotmaria passim 中是有效的。接着，他们给 LpBBS1 也加上标签，发现用 IAA 处理后，LpBBS1 的降解速度很慢，即便处理 10 天还能检测到它的存在。而且，带有标签的 LpBBS1 寄生虫生长速度比野生型慢，这说明 LpBBS1 对 Lotmaria passim 的正常生长至关重要，并且标签的添加在培养条件下会影响它的功能。这就好像给 LpBBS1 穿上了一件不太合身的 “衣服”，影响了它正常 “工作”。
3. LpBBS2 在寄生虫增殖、形态和运动中的作用
由于研究 LpBBS1 遇到了困难，研究人员把目光转向了 LpBBS2。他们利用 CRISPR 技术成功敲除了 LpBBS2 基因，并通过 RT - PCR 技术检测发现，在纯合突变体中，LpBBS2 的 mRNA 消失了。和 LpBBS1 不同，LpBBS2 缺失的寄生虫在培养条件下还能存活，但它们的生长出现了问题。在 30℃时，它们的生长还算正常，可一旦温度降到 21℃，生长速度就明显减慢。而且，这些寄生虫的鞭毛更短，细胞体更小，运动能力也变弱了。不过，当研究人员把 LpBBS2 基因重新导入这些突变体中（构建 LpBBS2 - rescued 寄生虫）后，它们的生长缺陷、鞭毛长度和运动能力都得到了一定程度的恢复，但细胞体大小还是没有完全恢复到野生型的水平。这表明 LpBBS2 在 Lotmaria passim 的形态和运动方面起着关键作用，就像一个 “形态塑造师” 和 “运动指挥官”。
4. LpBBS2 与脂筏完整性
研究人员之前发现，鞭毛钙结合蛋白（FCaBPs）能通过特定的 N 端序列定位到膜上，而且 LpFCaBP1 的 N 端 16 个氨基酸能和 BBSome 相互作用。于是，他们研究了 LpFCaBP1N16::GFP 和 LpFCaBP2N16::GFP 在野生型和 LpBBS2 突变体中的定位情况。结果发现，在野生型中，LpFCaBP1N16::GFP 主要集中在鞭毛上，可在 LpBBS2 突变体中，有很多都跑到细胞体上了。他们还研究了这些蛋白与脂筏（细胞膜上的一种特殊结构，富含特定的脂质和蛋白质，在细胞信号传导等过程中起重要作用）的结合情况，发现 LpBBS2 突变体在 20℃时，LpFCaBP1N16::GFP 和 LpFCaBP2N16::GFP 与脂筏的结合变弱了。这说明 LpBBS2 参与维持脂筏的完整性，就像脂筏的 “守护者” 一样。
5. LpBBS2 突变体的转录组变化
为了更全面地了解 BBSome 在细胞内的功能，研究人员对野生型和 LpBBS2 突变体进行了 RNA - seq 分析。主成分分析显示，突变体和野生型的转录组有明显差异，突变体中有 2800 多个基因表达发生了变化。GO 和 KEGG 通路富集分析发现，LpBBS2 突变体中上调的基因与代谢、细胞周期、DNA 修复、细胞骨架、线粒体等有关，而下调的基因则和核糖体生物发生、蛋白酶体等相关。通过 qRT - PCR 进一步验证，发现一些基因的 mRNA 表达水平确实发生了变化。这表明 LpBBS2 在细胞过程中起着广泛的调节作用，就像一个 “总指挥官”，指挥着细胞内众多的 “小士兵”（基因）有序工作。
6. LpBBS2 对蜜蜂后肠感染的重要性
研究人员为了探究 LpBBS2 在寄生虫感染蜜蜂过程中的作用，用野生型、LpBBS2 缺陷型和 LpBBS2 - rescued 寄生虫分别感染蜜蜂，14 天后检测蜜蜂后肠中的寄生虫数量。结果发现，LpBBS2 突变体的感染率比野生型显著降低，而野生型和 LpBBS2 - rescued 寄生虫的感染情况相似。这说明 LpBBS2 对于 Lotmaria passim 高效感染蜜蜂后肠是必需的，就像一把 “钥匙”，没有它，寄生虫就难以顺利打开感染蜜蜂后肠的 “大门”。
综合这些研究结果，研究人员发现 BBSome 在 Lotmaria passim 中具有多种重要功能。LpBBS1 对寄生虫的正常生长至关重要，而 LpBBS2 则在寄生虫的形态、运动、脂筏完整性、转录组调控以及感染蜜蜂后肠等过程中发挥着关键作用。并且，BBSome 在不同的锥虫物种之间功能存在差异，它可能像一个 “万能适配器”，在不同的细胞环境下，以物种特异性的方式连接多种蛋白质，从而发挥不同的功能。
这项研究意义重大。它不仅让我们对 BBSome 在锥虫中的功能有了更深入的了解，为进一步探究寄生虫的生存和致病机制提供了重要线索，还可能为开发新的抗寄生虫药物和防治策略提供潜在的靶点。想象一下，如果我们能针对 BBSome 的这些功能开发出药物，就有可能阻断寄生虫的感染过程，保护蜜蜂等生物免受寄生虫的侵害，这对于农业和生态环境都有着积极的影响。同时，这也为研究其他寄生虫相关疾病提供了新的思路和方向，推动整个寄生虫学领域的发展。
