恶性疟原虫裂殖子表膜蛋白-1复合体在黏附宿主红细胞中的作用

Plasmodium falciparum merozoite surface protein 1 (MSP1) can bind to invasion ligands such as MSP3, MSP6, MSP7, MSPDBL1, MSPDBL2 and RhopH3 respectively to form complexes of proteins, which plays important role in mediating merozoite binding to human erythrocytes. Antibody targeting MSP1-p83 fragment was shown to inhibit MSP1-complexes formation and disrupt parasites growth in vitro. However, the nature of key binding regions is not well understood. This project plans to investigate the interactions between MSP1-83 peptides and invasion ligands using synthetized MSP1-83 peptides, as well as high throughput expression of merozoite invasion ligands by In-Fusion cloning and wheat-germ cell-free protein synthesis systems. Protein array and bio-layer interferometry will be applied to identify key epitopes or peptides that bind to invasion ligands to form the complexes of proteins. Indirect fluorescence assay, proteins interaction inhibition assay and in vitro growth inhibition assays will be used in the analysis of biological properties of MSP1-83 peptides/invasion ligand complex and mechanism of adhesion to human erythrocytes. Subsequently, these investigations will culminate in providing evidences for the screening of candidate targets for drug and vaccine of P. falciparum.

恶性疟原虫裂殖子表膜蛋白MSP1作为承载平台分别与MSP3、MSP6、MSP7、MSPDBL1、MSPDBL2、RhopH3等裂殖子入侵相关配体蛋白形成不同的蛋白复合体，被认为在裂殖子黏附红细胞的过程中发挥重要作用。MSP1-p83片段的抗体可以抑制这些蛋白复合体的形成。因此推测MSP1通过83片段上的一些重要表位与不同的配体蛋白相结合，且关键结合位点具有相似的结构域或基序，是重要的抗疟疾靶标。本研究拟对MSP1-p83进行多肽合成，结合高效克隆表达技术、蛋白芯片和生物膜干涉技术高通量鉴定与上述裂殖子配体蛋白结合的83肽段及关键结合位点，应用蛋白相互作用抑制试验、体外生长抑制实验、IFA等实验手段对恶性疟原虫MSP1多肽-裂殖子蛋白复合物的结合特性和黏附宿主红细胞的分子机制进行分析，以期为恶性疟原虫疫苗候选分子和药物靶点筛选提供科学依据。

在疟原虫红细胞内期，裂殖子不断侵入宿主红细胞进行裂体增殖致红细胞破裂，是对人体致病的主要阶段。裂殖子入侵红细胞的初始黏附阶段，裂殖子与宿主红细胞接触，发生低亲和力的相互作用，从而启动裂殖子入侵的过程。恶性疟原虫裂殖子表膜蛋白MSP1作为承载平台与MSP3等裂殖子入侵相关表膜蛋白形成不同的蛋白复合体，被认为在裂殖子黏附红细胞的过程中发挥重要作用。本研究采用全基因测序技术对中缅边境输入性恶性疟原虫MSP1、MSP3、MSP6、MSP7等入侵相关裂殖子蛋白编码基因进行多态性分析, 结果显示该地区输入性恶性疟原虫裂殖子MSP3和MSP6基因有较高的基因多态性，且在自然选择中处于阳性选择。本项目采用蛋白芯片技术筛选MSP1-p83片段多肽与MSP3、MSP6、MSP7等重组蛋白的相互作用，结果显示各多肽与阴性对照的荧光强度比值均小于2，有7个多肽与MSP6、MSP7呈微弱反应，荧光强度比值均介于1.5-2。经生物膜干涉技术鉴定有2个肽段（P83-02、P83-13）分别与MSP6、MSP7有较弱亲和力。其中P83-02肽段的细胞定位与MSP7的细胞定位一致，表明它们可能形成蛋白复合体参与裂殖子入侵红细胞过程。但其抗体无明显抑制MSP1-p83肽段与MSP7的相互作用，也无恶性疟原虫体外生长抑制作用，需要对表膜蛋白和肽段进行进一步筛选。本研究对恶性疟原虫裂殖子表膜蛋白MPS1与MSP3、MSP6、MSP7的相互作用进行了初步研究，为今后进一步进行蛋白复合体的生物学特性研究奠定了基础。