恶性疟原虫配子体形成相关基因的高通量筛选及其功能研究

Malaria is still a major threat to human health. Of plasmodium parasitic stage in the human body, including the exo-erythrocytic stage, asexual erythrocytic stage and the gametophyte, only the mature gametophyte play the role of spreading malaria.Therefore, gametophyte formation ability is directly related to malaria transmission. People have observed that different plasmodium parasite strain differences in gametophyte formation ability. Some studies suggest that the expression of some genes can directly affect the formation of Plasmodium falciparum gametocyte. In this study we will study strains of P. falciparum which has been established in vitro continuous culture, and exam the differente ability of gametophyte forming. According to the results, two groups of P. falciparum stains would be selected which has high and low gametophyte- forming ability, respectively. Using high-throughput malaria SNP chip and Solexa sequencing techniques, we could analysis the SNPs and gene expression profiling of different parasite strains. By bioinformatic analysis, we would like to identified the gametocyte formation-related genes and mutations, and use transgenic plasmodium technology to verify the function of the genes. This research will help to deepen the gametocyte formation mechanism understanding, and to provide new ideas to fight malaria.

疟疾仍是人类健康的重要威胁。疟原虫在人体寄生阶段包括红外期、红内期的无性体以及配子体，但仅有成熟的配子体起到传播疟疾的作用，因此，配子体的形成能力与疟疾传播直接相关。已观察到，不同疟原虫虫株在配子体形成能力上存在差异。一些研究表明，某些基因表达能直接影响恶性疟原虫配子体的形成。本研究拟利用大量已建立体外培养的恶性疟原虫虫株，通过体外培养系统观察这些虫株配子体形成能力差异，确定高和低配子体形成能力的两组疟原虫虫株，采用高通量的恶性疟原虫SNP芯片和Solexa测序分析技术，测定具有不同配子体形成能力表型的疟原虫虫株的全基因组SNP和基因表达谱。通过生物信息学分析，以期发现与配子体形成相关的基因及突变，并采用疟原虫转基因技术验证该基因的功能。本课题的研究将有助于加深疟原虫配子体形成机制的理解，并为疟疾防治提供新的思路。

疟疾仍是人类健康的重要威胁，其中疟原虫配子体起到传播疟疾的作用。配子体的形成能力与疟疾传播直接相关，研究疟原虫配子体形成机制有助于开发新的抗配子体药物，对消除疟疾具有十分重要意义。本研究利用收集的恶性疟原虫中国地理株，建立诱导配子体形成的标准流程，通过体外培养系统评价这些地理株的配子体形成能力差异，确定了高形成率、低形成率和不形成配子体3种表型，并使用RT-PCR方法检测配子体形成关键基因。提取培养样品的总RNA，采用高通量二代测序技术测定恶性疟原虫转录组。有/无配子体形成表型之间筛选到2110个差异表达基因，其中上调1261个基因，下调849个基因，KEGG富集显示，差异基因主要是蛋白合成相关通路、脂肪酸代谢、GPI锚定蛋白合成、硫代谢、糖脂合成等通路相关。高形成率与低形成率表型比较，共获得117个差异表达基因，其中上调40个基因，下调77个基因。转录组测序基因水平与RT-PCR检测结果具有良好的相关性。提取培养样品的总DNA，测定全基因组SNP，共包含2231个SNP位点，某一表型特有位点共167个，其中不形成配子体表型特有位点99个。通过高通量测序与SNP芯片数据结合，我们筛选到一批恶性疟原虫配子体形成相关的基因，如REX2、MAL5_tRNA_Phe1、MAL13P1.420、PFI1745c、PFB0090c、PFI1750c、PF10_0054a、PF14_0732 、PF14_0151等。本研究的结果推进了对恶性疟原虫配子体形成分子机制的理解，为进一步开发抗疟原虫配子体药物并最终消除疟疾提供了理论支持。