用于遗传互补的双适体酶系统揭示克氏锥虫（Trypanosoma cruzi）细胞骨架相关蛋白 5.5 的阶段特异性作用

摘要：寄生性锥虫类原虫，如克氏锥虫（Trypanosoma cruzi）、布氏锥虫（Trypanosoma brucei）和利什曼原虫（Leishmania spp.），可引起毁灭性的热带疾病；由于已建立的野生循环和不断上升的本土传播，T. cruzi 在美国日益被公认为一项公共卫生问题。尽管由于拥有丰富的分子工具，T. brucei 长期以来一直作为锥虫类原虫的模型生物，但在营养摄取、传播策略和代谢方面，T. cruzi 与大多数锥虫类原虫具有更高的生物学相似性。遗传工具的最新进展使得以往仅限于 T. brucei 的深入研究现在能够在 T. cruzi 中得以实现。在此，我们利用小型锤头状适体酶调控敲低（SHARK）系统，报道了 T. cruzi 细胞骨架相关蛋白 5.5（CAP5.5）的功能表征。为了验证该表型，我们引入了一种利用两种四环素响应型适体酶同时对靶蛋白进行敲低和拯救的新方法。CAP5.5 的敲低揭示了其在维持细胞形态、细胞器分离和增殖方面的阶段特异性作用。为了对这些表型进行定量分析，我们利用开源、先进的分割软件开发了半自动化、高通量的图像分析流程。我们的数据表明，CAP5.5 在修复与运动相关的微管细胞骨架阵列损伤中具有潜在作用。这些发现展示了 T. cruzi 作为稳健模型锥虫类原虫的新兴应用价值。重要性：克氏锥虫是恰加斯病（Chagas disease）的病原体，这是一种日益引起公共卫生关注的被忽视热带病。历史上，对 T. cruzi 生物学的研究一直受到遗传工具匮乏的阻碍，迫使科学家依赖相关但在生物学上存在差异的寄生虫模型。在本研究中，我们利用遗传工具（SHARK 条件性敲低系统）对细胞骨架蛋白 CAP5.5 进行表征，揭示了该寄生虫在其运动阶段维持形态和分裂所必需的蛋白。我们进一步展示了双重控制系统的应用，该系统允许同时进行基因敲低和拯救，并结合了全新的高通量 3D 成像流程。这项工作建立了一个严谨的技术框架，使研究领域能够直接对必需的 T. cruzi 基因进行深入研究，从而加速潜在治疗靶点的发现。