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弓形虫（Toxoplasma gondii）感染危害大，但其基因表达调控机制不明。研究人员聚焦于剪接因子 Cdc5 开展研究，发现敲低 TgCdc5 会破坏转录组完整性，影响寄生虫多个进程，还能保护小鼠免受感染。这为理解弓形虫致病机制和疫苗开发提供关键线索。
在微观的生物世界里，弓形虫（
Toxoplasma gondii）就像一个隐藏在暗处的 “小恶魔”，它能悄无声息地感染人类和多种动物。这种寄生虫的生活史复杂，会在不同阶段变换形态，给防控带来极大挑战。而且，弓形虫感染对胎儿和免疫功能低下的人群危害极大，可能导致严重疾病。但一直以来，科学家们对弓形虫基因表达的调控机制了解甚少，就像在黑暗中摸索，找不到方向。这也使得开发有效的防治手段困难重重。那么，弓形虫基因表达的秘密究竟藏在哪里呢？为了解开这个谜团，印度国家动物生物技术研究所（BRIC-National Institute of Animal Biotechnology）的研究人员展开了深入研究。
研究人员把目光聚焦在了剪接因子 Cdc5 上，他们想弄清楚这个因子在弓形虫的生命进程中究竟扮演着怎样的角色。经过一系列复杂而严谨的实验，他们发现了一个惊人的事实：剪接因子 Cdc5 对弓形虫至关重要。敲低 TgCdc5 会抑制 RNA 剪接，打乱基因表达，影响弓形虫的裂解周期、DNA 复制与修复、蛋白质折叠与降解等多个重要进程。而且，这还会导致非包囊形成的 RH 株弓形虫从速殖子自发分化为缓殖子，但这些早期缓殖子却无法存活。更有趣的是，在小鼠实验中，敲低 TgCdc5 能让小鼠完全抵御急性感染，并且引发的免疫反应还能为小鼠提供后续保护。这一研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们深入了解弓形虫的致病机制和开发新的防治策略带来了新的曙光。
研究人员为开展这项研究，运用了多种关键技术方法。他们利用 CRISPR/Cas9 技术构建了可诱导降解 TgCdc5 的转基因寄生虫；通过 RNA 测序（RNA-seq）分析基因表达变化；运用质谱技术鉴定与 TgCdc5 相互作用的蛋白质；还进行了小鼠感染实验，验证 TgCdc5 在体内的作用。
分析含内含子基因和剪接体蛋白：研究人员借助 VEuPathDB 数据库，分析了六种顶复门寄生虫含内含子基因的情况，发现弓形虫等多数顶复门寄生虫内含子密度较高。同时，通过 BLASTP 同源搜索，确定了顶复门寄生虫剪接体蛋白的保守性，发现多数初级剪接因子存在，但部分未注释。
TgCdc5 是保守的剪接因子：研究人员鉴定出 TgCdc5，发现它在寄生虫无性繁殖阶段均有表达，且在速殖子阶段定位于细胞核，缓殖子阶段定位于细胞质。通过免疫沉淀和质谱分析，找到了与 TgCdc5 相互作用的蛋白，包括多个剪接体蛋白。此外，还证实了 TgCdc5 与 U2、U6 snRNAs 结合力强，且 TgCdc5 和 TgPrp19 在酵母中具有功能互补性，表明弓形虫编码有生物活性的 Cdc5 蛋白。
TgCdc5 是重要的前体 mRNA 剪接因子：研究人员构建了可诱导降解 TgCdc5 的寄生虫株，通过荧光素酶剪接实验发现，敲低 TgCdc5 会降低剪接效率，影响寄生虫的增殖、入侵和逸出能力，表明 TgCdc5 对弓形虫的增殖至关重要。
TgCdc5 缺失扰乱全局基因表达：RNA-seq 分析显示，敲低 TgCdc5 会导致大量基因表达变化，影响寄生虫的多个生物学进程，如细胞周期、DNA 复制与修复等。同时，验证了部分基因表达变化和剪接效率受 TgCdc5 影响，进一步解释了寄生虫表型变化的原因。
TgCdc5 缺失影响基因剪接：差异剪接分析表明，敲低 TgCdc5 会导致大量剪接事件变化，其中内含子保留（IR）事件最为常见。不过，差异剪接对差异表达基因（DEGs）的影响有限，说明剪接变化与基因表达变化并非完全同步。
TgCdc5 缺失对寄生虫的多效性影响：敲低 TgCdc5 会使寄生虫细胞周期停滞，引发 DNA 损伤和细胞凋亡，还会导致蛋白质聚集。这些结果表明，TgCdc5 在寄生虫的多个生理过程中都起着关键作用。
TgCdc5 缺失诱导应激驱动的缓殖子诱导程序：敲低 TgCdc5 会使寄生虫发生应激反应，诱导缓殖子相关基因表达，蛋白质组分析也证实了这一点。通过免疫荧光和 RT-qPCR 实验，发现 TgCdc5 缺失会导致寄生虫自发分化为缓殖子，但这些缓殖子无法成熟或转化回速殖子。
敲低 TgCdc5 保护小鼠免受致命弓形虫病侵害：小鼠感染实验表明，敲低 TgCdc5 能让小鼠免受致命剂量弓形虫的感染，有效阻止寄生虫在小鼠体内的复制，这充分说明了 TgCdc5 在寄生虫感染小鼠过程中的重要性。
TgCdc5 减毒突变体引发强烈免疫反应：实验发现，敲低 TgCdc5 的寄生虫能在小鼠体内引发强烈免疫反应，保护小鼠免受后续急性感染，在孕期也能提供部分保护。这为开发针对弓形虫的疫苗提供了新的思路。
研究结论和讨论部分指出，剪接因子 Cdc5 对维持弓形虫转录组的完整性不可或缺。它的缺失会导致错误剪接，影响寄生虫关键功能，却能引发小鼠强烈免疫反应。这一研究不仅揭示了弓形虫基因表达调控的重要机制，还为开发新型抗弓形虫疫苗和治疗方法提供了理论依据。研究人员推测，基于 IAA 介导的 TgCdc5 敲低策略可能是一种有效的疫苗策略，有望为防控弓形虫感染带来新的突破。
