类型b:
这篇综述论文《Cell–cell communication in African trypanosomes》由英国爱丁堡大学生物科学学院的K. R. McWilliam撰写,于2023年8月发表在《Microbiology》期刊(卷169,文章号001388)。论文系统总结了非洲锥虫(African trypanosomes)在生命周期中细胞间通讯的研究进展,重点聚焦群体感应(quorum sensing, QS)、社会运动性(social motility, SoMo)、细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)传递和共感染(coinfection)等现象。以下是论文的主要观点和证据:
研究表明,布鲁氏锥虫(Trypanosoma brucei)通过分泌寡肽信号实现密度依赖的发育转换。当寄生虫密度升高时,锥虫分泌的肽酶(如oligopeptidase B和metallocarboxypeptidase I)降解宿主蛋白产生寡肽信号,通过表面转运蛋白TBGPR89被感知,触发由AMPKα1和DYRK激酶等组成的信号通路,促使繁殖型”细长体”(slender form)分化为非繁殖型”粗短体”(stumpy form)。这一过程的实验证据包括: - 信号鉴定:代谢组学显示感染患者血浆中寡肽显著富集(Vincent et al., 2016);合成三肽可诱导stumpy标记物PAD1表达(Rojas et al., 2019) - 信号传递机制:TBGPR89过表达加速分化(Rojas et al., 2019);肽酶基因敲除导致分化延迟(Tettey et al., 2022) - 调控网络:全基因组RNAi筛选鉴定出30个QS通路相关基因(Mony et al., 2014),新发现的lncRNA “Grumpy”能促进分化(Guegan et al., 2022)
在采采蝇中,锥虫前循环形式(procyclic form, PCF)表现出集体迁移行为: - 表型特征:早期PCF(表达GPEET/EP procyclin蛋白)在半固体培养基上形成顺时针扩展的细胞投影(Oberholzer et al., 2010) - 调控机制: - cAMP信号核心作用:腺苷酸环化酶AC6和磷酸二酯酶PDEB1通过调控局部cAMP浓度影响迁移(Lopez et al., 2015) - pH趋化性:细胞通过代谢葡萄糖产生pH梯度指导迁移方向(Shaw et al., 2022) - 生物学意义:RFT1糖基化缺陷株在蝇体内迁移能力下降(Imhof et al., 2015),证实SoMo模拟了锥虫穿越围食膜(peritrophic matrix)的过程
锥虫通过膜纳米管和EVs实现物质交换: - 形态特征:电镜观察到50-100nm的囊泡(Geiger et al., 2010),含VSG变异表面糖蛋白、腺苷酸环化酶等 - 功能证据: - 毒力传递:T. b. rhodesiense的EVs可将血清抗性蛋白SRA转移给T. b. brucei(Szempruch et al., 2016) - 宿主调控:EVs改变红细胞膜刚性(Szempruch et al., 2016),调节巨噬细胞MHC表达(Dias-Guerreiro et al., 2020) - 信号排斥:剪切体抑制产生的EVs能阻断WT细胞SoMo(Bachmaier et al., 2022)
野外调查显示43%的动物存在锥虫混合感染(Meredith et al., 2020),实验证实: - 种间互作:T. congolense感染可加速T. brucei向stumpy形式分化(Salmon et al., 2012) - 临床意义:T. vivax共感染缓解T. congolense引起的贫血(Maudlin et al., 2021),但机制未明
该综述首次系统整合了锥虫细胞通讯的多层次证据,揭示原虫通过QS、集体运动和EVs等策略协调群体行为。其价值在于: 1. 理论创新:确立真核寄生虫的”社会性”概念,挑战传统单细胞生物孤立生存的认知 2. 转化意义:鉴定出TBGPR89、AC6等关键靶点,为开发阻断传播的新型药物提供方向 3. 方法论贡献:建立体外SoMo模型(半固态琼脂迁移)和体内QS报告系统(PAD1-GFP) 4. 未解问题:提出EVs在组织定植中的作用、跨种信号分子本质等未来研究方向
亮点包括发现真核寄生虫中首个明确的QS系统(依赖宿主蛋白降解产物),以及将细菌的集体运动概念扩展到真核病原体。论文获Wellcome Trust资助(221717/Z/20/Z),代表Keith Matthews团队在锥虫分化领域十余年的工作集成。