泡状棘球蚴抗氧化物酶的调控机制研究

Antioxidant enzymes are not only involved in cell metabolism and larval development of parasites, but also play important roles in coping with the reactive oxidant species derived from the host’s activated immune cells. In our previous study, we characterized the E. multilocularis p53 homologue Emp53, which functions as a DNA binding transcription factor and participates in the regulation of oxidative stress response and apoptosis. We also found that E. multilocularis possesses of the antioxidant enzymes of which promoter contains the potential p53-DNA binding sequence. We propose that Emp53 can bind the specific DNA sequence and regulate the mRNA levels of these enzymes, which in turn participate in oxidative stress response. In this project, we will utilize the in vitro culture system and various techniques to study the mechanism of the regulation of antioxidant enzymes by p53, and clarify the role of p53-antioxidant enzymes signaling pathway in the development and the resistance of host immune defense in E. multilocularis. This research will offer a new sight to study the mechanism of redox homeostasis and defense system in E. multilocularis, and will be helpful for the development of new drugs for the control of AE.

抗氧化物酶不仅参与了寄生虫自身代谢和生长发育过程，同时在清除宿主免疫细胞攻击产生的活性氧物质时发挥重要作用，但其表达调控机制尚不明确。前期工作中我们克隆并鉴定了泡状棘球蚴p53同源分子Emp53，发现Emp53具有转录因子活性，可通过结合特定的DNA序列调控下游分子表达，参与氧化应激反应和调控细胞凋亡。进一步研究发现泡状棘球蚴一些抗氧化物酶基因的启动子序列中存在潜在的Emp53结合位点，推测Emp53可通过结合这些特定位点，从转录水平对抗氧化物酶的表达进行调控。本项目将利用体外培养体系，结合多种细胞、分子生物学技术手段，研究Emp53调控泡状棘球蚴抗氧化物酶表达的分子机制，综合分析p53-抗氧化物酶信号途径在泡状棘球蚴生长发育及抵御宿主杀伤中的作用。该项目将为研究泡状棘球蚴细胞内氧化-还原稳态维持及防御应激反应体系的运作机理提供新的思考角度和研究视野，并有助于发现新的泡球蚴病治疗药物靶点。

多房棘球绦虫(Echinococcus multicularia, E.m)的幼虫寄生于人体，可引起危害严重的泡球蚴病，该病被认为是最致命的蠕虫感染病，是我国重点防治的寄生虫病之一。抗氧化酶及相关信号调控网络在寄生蠕虫的细胞氧化还原稳态平衡、生长发育、抵御宿主免疫攻击等过程中发挥重要作用。我们之前鉴定了转录因子p53在泡球蚴中的同源分子Emp53，发现Emp53参与氧化胁迫的应激反应。推测Emp53可能会对泡球蚴抗氧化酶的表达进行调控。.本项目中，我们克隆了泡球蚴四种重要的抗氧化物酶基因：谷胱甘肽过氧化物酶（GPx），超氧化物歧化酶（SODMn），乙醛脱氢酶（ALDH）以及半胱氨酸亚砜还原酶Sestrin 1，随后的研究表明四种抗氧化酶在泡球蚴泡囊和原头节中均持续表达，且在氧化胁迫后的表达及活性均显著上调，提示四种抗氧化酶在泡球蚴氧化还原体系的稳态平衡中发挥作用。经过生物信息学分析，四种抗氧化物酶基因启动子序列中均含有至少一个可能的p53结合序列，其中EmALDH启动子序列中-468 bp 至 -446 bp处存在一结合位点，与典型的p53-DNA结合共有序列相似性高达95%，只有一个碱基差异。随后的EMSA及Luciferase实验结果表明，Emp53可以与EmALDH启动子中此序列结合，提示Emp53可能调控EmALDH的转录水平。过氧化氢处理后的泡球蚴囊泡中EmALDH的mRNA和蛋白表达上调，凋亡细胞数目增多；而使用p53抑制剂后，EmALDH的表达上调受到抑制，同时凋亡细胞数目减少。这些结果进一步提示Emp53可通过调控EmALDH的表达，影响泡球蚴对氧化胁迫的应激反应。.本项目研究了泡球蚴抗氧化物酶表达的分子机制，为研究泡球蚴细胞内氧化-还原稳态维持及防御应激反应体系的运作机理提供新的思考角度和研究视野。对p53 信号途径调控泡球蚴抗氧化物酶的表达机制的研究，亦有助于加深理解泡球蚴生长发育和抵御宿主杀伤的分子机制，为发现以抗氧化物酶及p53 信号途径相关蛋白为作用靶点的新型的抗泡球蚴病药物研发提供理论基础，为今后我国的泡球蚴病防治提供新思路。