弓形虫新型硫氧还蛋白TgTrx1在寄生虫适应性与毒力中的关键作用

本文首次鉴定并功能表征了弓形虫(Toxoplasma gondii)新型胞质硫氧还蛋白TgTrx1。通过CRISPR-Cas9基因编辑构建RHΔtrx1敲除株，发现该蛋白通过保守的-CXXC-催化基序维持寄生虫氧化还原平衡，调控宿主细胞侵袭、胞内复制、线粒体形态及同步分裂等关键生物学过程。研究揭示了TgTrx1作为多功能氧化还原蛋白在弓形虫毒力中的核心作用，为开发抗弓形虫药物提供了新靶点。

　　

Highlight

弓形虫新型硫氧还蛋白TgTrx1的发现为理解寄生虫氧化还原调控机制开辟了新视角。这项研究不仅揭示了该蛋白在维持寄生虫生命周期中的多重功能，更通过基因编辑技术证实其作为潜在药物靶标的重要价值。

Section snippets

Phylogenetic analysis

通过BLASTp比对VEuPathDB数据库，我们发现TgTrx1(TGME49_293870)在顶复门寄生虫中高度保守。系统发育分析显示其与疟原虫PfTrx1具有同源性，暗示这类硫氧还蛋白在进化过程中的功能保守性。

TgTrx1 localization in T. gondii

TgTrx1由3个外显子编码，含106个氨基酸(12kDa)，具有典型的硫氧还蛋白结构域和特征性-CXXC-催化基序。免疫荧光定位证实该蛋白主要分布于速殖子胞质，这种独特的亚细胞分布提示其可能参与调控胞质氧化还原稳态。

Discussion

作为需氧生物，弓形虫依赖包括硫氧还蛋白系统(Trx/TrxR/NADPH)在内的抗氧化网络来应对宿主免疫攻击。我们发现TgTrx1缺失会导致：1)线粒体形态异常；2)细胞分裂不同步；3)氧化应激耐受性降低。这些表型说明该蛋白在维持细胞器结构和细胞周期协调中扮演关键角色。

CRediT authorship contribution statement

作者贡献声明：张智伟负责实验设计与论文撰写；王萌完成基因编辑与表型分析；Elsheikha教授参与概念构建与论文修订。多学科团队的紧密合作为本研究提供了坚实保障。

Acknowledgments

本研究获得国家重点研发计划(2022YFD1800201等)、国家自然科学基金(32422085)及甘肃省自然科学基金(23JRRA55)等项目资助。中国农科院兰州兽医研究所的平台支持为工作提供了重要保障。