隐孢子虫黏蛋白Muc25的分泌机制及其在宿主微绒毛重塑与致病性中的作用

这篇研究揭示了隐孢子虫(Cryptosporidium)黏蛋白Muc25通过信号肽依赖途径分泌至宿主肠上皮微绒毛的分子机制。通过CRISPR/Cas9基因编辑技术，研究者证实Muc25作为小型颗粒蛋白(SG)在子孢子中储存，入侵后通过TGF-β等通路调控宿主细胞连接复合体（如黏附连接），导致微绒毛结构损伤。ΔMuc25敲除株在HCT-8细胞中生长减缓，并延长GKO小鼠存活时间，为理解隐孢子虫致病机制提供了新视角。

　　

Muc25是隐孢子虫的小型颗粒蛋白

基因组分析显示，Muc25在隐孢子虫种间具有高度多态性，其编码的糖蛋白含72个O-糖基化位点和2个N-糖基化位点。通过内源性基因标记技术，研究者发现Muc25在子孢子中呈现核周小泡样分布模式，超微结构扩展显微镜(U-ExM)证实其定位于小型分泌颗粒(SG)，这与已知的致密颗粒蛋白(DG1-4)分布特征显著不同。

Muc25向宿主微绒毛的定向分泌

免疫荧光追踪显示，Muc25在入侵后2.5小时内从滋养体分泌至宿主细胞质，最终定位于微绒毛。免疫电镜证实该蛋白同时存在于寄生泡膜(PVM)和微绒毛表面。值得注意的是，删除信号肽(ΔSP)的突变体使Muc25滞留于虫体膜系统，证实其分泌依赖经典信号肽途径。

Muc25的病理学功能解析

敲除Muc25虽不影响虫体存活，但导致：

1. 1.

   HCT-8细胞感染模型中，24小时后虫体生长速率降低35%

2. 2.

   GKO小鼠感染实验中，中位生存期从18天延长至24天

   转录组分析揭示ΔMuc25株感染的宿主细胞中：

   • •

     黏附连接相关基因（如E-cadherin）表达上调1.8倍

   • •

     TGF-β信号通路关键分子（如SMAD4）表达下调2.3倍

   • •

     硫化合物代谢通路显著受抑

机制探讨与学术价值

该研究首次确立黏蛋白家族作为隐孢子虫效应分子的角色，其通过：

1. 1.

   重塑宿主微绒毛结构（电镜显示微绒毛长度缩短40%）

2. 2.

   破坏上皮细胞连接（跨上皮电阻下降60%）

3. 3.

   激活促炎信号（IL-8分泌增加3倍）

   为开发针对隐孢子虫病的黏膜疫苗提供了新靶点，同时揭示了SG细胞器在顶复门寄生虫效应蛋白分泌中的进化保守性。

技术亮点

研究整合了：

• •

  时空分辨的U-ExM超分辨成像（分辨率达50nm）

• •

  体内外双模型验证（HCT-8细胞+GKO小鼠）

• •

  多组学交叉分析（RNA-seq覆盖12,000个宿主基因）

  这些发现为理解肠道病原体-宿主界面互作提供了范式转移。