剛地弓形蟲AP2家族蛋白質(zhì)研究進(jìn)展

摘 要： 弓形蟲是一種專性寄生于細(xì)胞內(nèi)的頂復(fù)門原蟲，具有多宿主、多階段的發(fā)育周期。弓形蟲有性階段僅限于貓科動(dòng)物，而無(wú)性階段發(fā)生在包括人類在內(nèi)的大多數(shù)溫血?jiǎng)游镏?。全世界大約有三分之一的人感染弓形蟲病，同時(shí)該病也能夠?qū)π竽翗I(yè)造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。剛地弓形蟲具有一套復(fù)雜的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，能夠使蟲體在適應(yīng)不同的外界環(huán)境變化時(shí)及時(shí)在特定的階段進(jìn)行自身基因的轉(zhuǎn)錄及表達(dá)。然而，目前人們對(duì)其潛在的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制知之甚少。研究發(fā)現(xiàn)特異性的轉(zhuǎn)錄因子（transcription factors， TFs）在真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控中具有重要作用，特別是AP2（apetala 2， AP2）家族轉(zhuǎn)錄因子參與了弓形蟲不同階段基因表達(dá)過(guò)程，這些因子在寄生蟲生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮極其重要的作用。本文結(jié)合近幾年的研究成果，對(duì)弓形蟲轉(zhuǎn)錄因子AP2家族蛋白質(zhì)的研究進(jìn)展進(jìn)行匯總，以期為深入研究弓形蟲的生物學(xué)特征奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 弓形蟲；特異性轉(zhuǎn)錄因子；基因；包囊

中圖分類號(hào)：S852.729

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)： 0366-6964（2024）09-3824-09

Research Progress of Toxoplasma gondii AP2 Family

GUO" Xu， CHEN" Xiaoxiao， CHI" Yiming， MA" Wenyu， DU" Mengze， AN" Jian， LI" Qiuming*， YIN" Deqi*

（College of Animal Science and Technology， Beijing University of Agriculture， Beijing 102206，

China）

Abstract：" Toxoplasma gondii is an obligate intracellular parasitic protozoan belonging to the phylum Apicomplexa， with a complex life cycle involving multiple hosts and stages. T. gondii has a sexual stage restricted to felid species， while the asexual stage occurs in most warm-blooded animals including humans. About one-third of the world’s population is infected with toxoplasmosis， and it can also cause serious economic losses in the livestock industry. T. gondii has a sophisticated gene regulatory network that enables it to timely transcribe its own genes as it adapts to changes in the external environment during specific stages. However， little is known about its potential transcriptional regulatory mechanisms. It has been found that specific transcription factors （TFs） play an important role in eukaryotic transcriptional regulation， especially the apetala 2 （AP2） family of transcription factors， which are involved in T. gondii gene expression during different stages. These factors play a crucial role in the growth and development of parasites. This article reviews the research progress of the Apicomplexan AP2 （ApiAP2） family of proteins in T. gondii， combining recent research results， in order to lay a foundation for further study of the biological characteristics of T. gondii.

Key words： Toxoplasma gondii; specific transcription factors; gene; cyst

*Corresponding authors：LI Qiuming， E-mail：liqiuming007@126.com; YIN Deqi， E-mail： yindeqi1992@163.com

剛地弓形蟲（Toxoplasma gondii）是一種專性細(xì)胞內(nèi)寄生的頂復(fù)門原蟲，全球高達(dá)三分之一的人感染該寄生蟲［1］。它可以感染包括人在內(nèi)的大多數(shù)哺乳動(dòng)物、鳥類和脊椎動(dòng)物等［2-3］。在美國(guó)，6歲以上有超過(guò)11%的人感染弓形蟲［4］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)弓形蟲人群感染率達(dá)8%左右，而在巴西等一些南美國(guó)家，有超過(guò)60%的人血清弓形蟲抗體檢測(cè)呈現(xiàn)陽(yáng)性［5］。先天性弓形蟲感染可造成嚴(yán)重的后果，如宮內(nèi)流產(chǎn)、胎兒死亡以及胎兒嚴(yán)重的神經(jīng)、眼部或其他器官損傷等［6］。長(zhǎng)期以來(lái)，弓形蟲被認(rèn)為是免疫功能低下患者的重要機(jī)會(huì)性病原體，是導(dǎo)致免疫功能低下或免疫缺陷者死亡的一個(gè)重要原因［7-8］。弓形蟲的生命周期包括有性生殖和無(wú)性生殖兩個(gè)階段：在貓及其他貓科動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行有性生殖和無(wú)性生殖，而在人類、哺乳動(dòng)物、鳥類、魚類及爬行類動(dòng)物體內(nèi)僅進(jìn)行無(wú)性生殖［9-10］。弓形蟲的生命周期十分復(fù)雜，需要一個(gè)精細(xì)的基因轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)來(lái)調(diào)節(jié)自身的發(fā)育過(guò)程［11-12］，以確保其生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。

弓形蟲的無(wú)性階段和有性階段具有不同的形態(tài)特征和分裂模式，其自身具有嚴(yán)格的基因調(diào)控機(jī)制使在其功能需要時(shí)進(jìn)行“及時(shí)”表達(dá)［13-15］。然而，人們對(duì)其具體的調(diào)控機(jī)制知之甚少。研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子Apetala 2（AP2）在調(diào)控弓形蟲復(fù)雜生命周期中的基因轉(zhuǎn)錄過(guò)程中扮演著重要的角色［16］。弓形蟲AP2家族蛋白質(zhì)是一類具有60個(gè)氨基酸組成的且含有DNA結(jié)合域的轉(zhuǎn)錄因子，與植物中一個(gè)稱為AP2/ERF（APETALA2/ethylene-responsive factor）DNA結(jié)合蛋白的轉(zhuǎn)錄因子家族具有同源性［17］。在植物中，這些AP2/ERF蛋白質(zhì)既可以作為轉(zhuǎn)錄激活劑，也可以作為轉(zhuǎn)錄抑制因子［18］。研究發(fā)現(xiàn)，在弓形蟲中有24個(gè)AP2因子與速殖子的細(xì)胞周期調(diào)控相關(guān)［19］，它們主要是通過(guò)與位于靶基因啟動(dòng)子上游的特定DNA基序的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的精準(zhǔn)調(diào)控［20］。AP2可以結(jié)合不同基因簇的啟動(dòng)子元件，在其生命周期的不同階段發(fā)揮關(guān)鍵作用，從而影響寄生蟲的入侵、復(fù)制和增殖等過(guò)程［21-22］。因此，本文對(duì)弓形蟲的 AP2家族轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)，旨在進(jìn)一步全面解析弓形蟲的生物學(xué)特性和發(fā)病機(jī)制，以期為尋找新的抗弓形蟲藥物靶標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

1 弓形蟲AP2蛋白質(zhì)的研究進(jìn)展

1.1 TgAP2IV-4

TgAP2IV-4是一種在速殖子階段表達(dá)的控制分化的重要轉(zhuǎn)錄抑制因子。Radke等［23］揭示了TgAP2IV-4基因的缺失會(huì)導(dǎo)致速殖子特異性表達(dá)緩殖子階段蛋白質(zhì)，包括緩殖子囊壁相關(guān)蛋白質(zhì)緩殖子假激酶1（bradyzoite pseudokinase 1，BPK1）、含微線體黏附重復(fù)結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)4［MAR （microneme adhesive repeat）domain-containing protein 4，MCP4］、囊壁糖蛋白CST1（cyst wall antigen 1）和表面抗原SRS9（SAG-related sequence 9）等［24］。此外，在小鼠動(dòng)物模型中，研究發(fā)現(xiàn)缺失TgAP2IV-4基因的速殖子會(huì)導(dǎo)致緩殖子階段的蛋白質(zhì)異常表達(dá)，從而引起較強(qiáng)的宿主免疫反應(yīng)來(lái)有效地消除病原，最終阻止腦組織包囊的形成［23］。因此，TgAP2IV-4基因?qū)蜗x緩殖子階段形成的組織包囊過(guò)程具有重要的調(diào)控作用。

1.2 TgAP2IX-4

TgAP2IX-4是弓形蟲S/M期在細(xì)胞核中表達(dá)的一種蛋白質(zhì)，該基因的缺失會(huì)導(dǎo)致小鼠感染模型中組織包囊的形成率顯著降低，然而對(duì)速殖子階段的復(fù)制能力卻沒(méi)有明顯影響［20，25］。此外，轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究表明，AP2IX-4參與調(diào)控細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（cyclin-dependent kinase， CDK）、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase， MAPK）、糖原合酶激酶（glycogen synthase kinase， GSK3）、類 CDC 激酶（CDC-like kinase， CLK）等，這些激酶可能在蟲體應(yīng)對(duì)外界環(huán)境應(yīng)激誘導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮作用，進(jìn)而使弓形蟲的急性期感染轉(zhuǎn)變?yōu)闈摲诟腥荆?5-26］。值得注意的是，TgAP2IX-4還能夠在分裂的緩殖子中表達(dá)，同時(shí)也可作為判定速殖子向緩殖子過(guò)渡形式的一個(gè)典型標(biāo)志物。因此，TgAP2IX-4的存在有利于組織包囊的形成，對(duì)弓形蟲緩殖子發(fā)育階段具有重要的影響。

1.3 TgAP2IX-5

TgAP2IX-5是一種重要的調(diào)控細(xì)胞周期的轉(zhuǎn)錄因子，它能夠在速殖子細(xì)胞周期的S期高度表達(dá)，且與蟲體的增殖具有重要的關(guān)系。TgAP2IX-5的表達(dá)在細(xì)胞周期過(guò)程中受到嚴(yán)格的調(diào)控，在缺失TgAP2IX-5的情況下，蟲體的增殖能力能夠被完全阻斷［27-28］。TgAP2IX-5還可以調(diào)節(jié)內(nèi)膜復(fù)合物（inner membrane complex， IMC）IMC1、IMC3、IMC10以及表面抗原（surface antigen 1，SAG1）等相關(guān)蛋白質(zhì)的表達(dá)，從而確保弓形蟲速殖子細(xì)胞周期的正常進(jìn)行［27，29］。此外，該基因的缺失還會(huì)導(dǎo)致蟲體分裂過(guò)程中子代內(nèi)膜復(fù)合體的形成缺陷和部分細(xì)胞器的形態(tài)異常［28］。因此，TgAP2IX-5對(duì)寄生蟲的生長(zhǎng)和增殖是必不可少的。

1.4 TgAP2IX-9和TgAP2IV-3

TgAP2IV-3作為一種由AP2轉(zhuǎn)錄因子編碼的蛋白質(zhì)，它在緩殖子發(fā)育的早期階段表達(dá)，是緩殖子基因轉(zhuǎn)錄的激活劑。研究發(fā)現(xiàn)，TgAP2IV-3的缺失會(huì)導(dǎo)致弓形蟲包囊的形成率減少，而TgAP2IX-9基因（緩殖子基因轉(zhuǎn)錄的抑制劑）的缺失則會(huì)增加組織包囊的形成率［30］。轉(zhuǎn)錄因子在弓形蟲發(fā)育過(guò)程中的表達(dá)存在兩個(gè)重疊的時(shí)間段，其中，TgAP2IX-9的表達(dá)時(shí)間比TgAP2IV-3更早，當(dāng)AP2IX-9的表達(dá)下降時(shí)，AP2IV-3的表達(dá)達(dá)到峰值，兩者以競(jìng)爭(zhēng)的方式共同調(diào)控緩殖子的發(fā)育過(guò)程［30］。值得注意的是，一些受TgAP2IV-3調(diào)控的基因同時(shí)也受TgAP2IX-9調(diào)控，例如緩殖子期特異性抗原1（bradyzoite antigen 1，BAG1）和乳酸脫氫酶等［21］，而BAG1的轉(zhuǎn)錄過(guò)程至少受到四個(gè)AP2轉(zhuǎn)錄因子（TgAP2XI-4、TgAP2IV-3、TgAP2IX-9、TgAP2IX-4）的共同調(diào)控［30］。因此，部分轉(zhuǎn)錄因子會(huì)競(jìng)爭(zhēng)性控制緩殖子相關(guān)基因表達(dá)，這可能有助于蟲體更好地適應(yīng)不同的外界環(huán)境，從而有利于自身的發(fā)育過(guò)程。

1.5 TgAP2XI-4

研究發(fā)現(xiàn)，TgAP2XI-4蛋白在體外的速殖子生活周期中定位于寄生蟲的細(xì)胞核內(nèi)，其蛋白表達(dá)高峰出現(xiàn)在細(xì)胞質(zhì)分裂后［31］。Walker等［31］對(duì)弓形蟲編碼的20多個(gè)假定AP2樣轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行熒光定量PCR試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)緩殖子中多個(gè)AP2基因的轉(zhuǎn)錄水平比速殖子階段更高。研究表明，在小鼠大腦的包囊中，TgAP2XI-4的轉(zhuǎn)錄水平要明顯高于快速?gòu)?fù)制的速殖子階段［31］。TgAP2XI-4基因的缺失會(huì)對(duì)速殖子階段向緩殖子階段轉(zhuǎn)化相關(guān)基因的表達(dá)產(chǎn)生重要影響，且感染弓形蟲PruΔTgAP2XI-4株的小鼠會(huì)顯示出腦包囊的數(shù)量急劇減少［31］。因此，TgAP2XI-4是一種在寄生蟲分化和包囊形成過(guò)程中具有重要調(diào)控作用的轉(zhuǎn)錄因子。

1.6 TgAP2XI-5

Walker等［32］發(fā)現(xiàn)，TgAP2XI-5是一種能夠調(diào)控細(xì)胞周期S/M期的轉(zhuǎn)錄因子，它能夠控制細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂，在調(diào)控細(xì)胞周期的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。此外，TgAP2XI-5 能夠與 TgAP2X-5 形成復(fù)合物來(lái)調(diào)控與蟲體致病性和入侵宿主細(xì)胞等相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，如棒狀體頸部蛋白質(zhì)（rhoptry neck proteins，RONs）和微線體蛋白質(zhì)，這可能是通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子之間的相互作用并與特定基因DNA序列的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的［32］。轉(zhuǎn)錄因子之間的相互作用有助于維持細(xì)胞周期的正常運(yùn)行，并在細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

1.7 TgAP2XII-1和TgAP2XI-2

研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子TgAP2XII-1和TgAP2XI-2在速殖子階段發(fā)揮重要作用，能夠沉默裂殖子階段所需的基因［33］。TgAP2XII-1和TgAP2XI-2的條件性缺失會(huì)導(dǎo)致弓形蟲轉(zhuǎn)錄程序發(fā)生顯著變化，促進(jìn)從速殖子向裂殖子的完全過(guò)渡。在速殖子中，AP2XII-1和AP2XI-2作為異二聚體與裂殖子特定基因啟動(dòng)子上的DNA序列相結(jié)合，并同時(shí)招募Microrchidia（MORC）和組蛋白去乙?；揎椕?（histone deacetylase，HDAC）形成復(fù)合物，從而限制染色質(zhì)的轉(zhuǎn)錄［33］。研究發(fā)現(xiàn)，條件性敲除TgAP2XII-1會(huì)干擾蟲體的生長(zhǎng)，從而影響速殖子的增殖速率，并使其向形態(tài)和轉(zhuǎn)錄過(guò)程均不同的裂殖子階段進(jìn)行轉(zhuǎn)變［34］。TgAP2XII-1和TgAP2XI-2的功能研究為進(jìn)一步揭示轉(zhuǎn)錄因子在弓形蟲的有性生殖階段的重要作用奠定了基礎(chǔ) 。

1.8 TgAP2XII-2

研究發(fā)現(xiàn)，TgAP2XII-2的缺失會(huì)延遲細(xì)胞周期S期的發(fā)展并影響緩殖子的分化［35-36］。在速殖子中，TgAP2IX-4和TgAP2XII-2蛋白質(zhì)的表達(dá)在細(xì)胞周期的S/M期達(dá)到高峰。與TgAP2IX-4不同的是，TgAP2XII-2的缺失會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞周期S期受到抑制，從而降低速殖子的增殖速率，最終導(dǎo)致包囊的形成速率增高［36］。此外，TgAP2XII-2還可以與組蛋白去乙酰化酶HDAC3和染色質(zhì)重塑蛋白MORC形成復(fù)合物共同參與弓形蟲的有性生殖過(guò)程，對(duì)其生命周期具有重要的調(diào)節(jié)作用［37］。TgAP2XII-2是細(xì)胞周期轉(zhuǎn)換的重要貢獻(xiàn)者，特別是在調(diào)控弓形蟲速殖子階段的復(fù)制過(guò)程發(fā)揮重要作用。

1.9 TgAP2XII-5 和TgAP2X-4

張晶雯［38］研究發(fā)現(xiàn)TgAP2XII-5基因的缺失會(huì)導(dǎo)致蟲體階段特異性基因的表達(dá)紊亂，從而導(dǎo)致蟲體毒力下降及緩殖子復(fù)制能力減弱等現(xiàn)象。

AP2XII-5還能夠與緩殖子階段特異表達(dá)的乳酸脫氫酶2（lactate dehydrogenase 2，LDH2）的啟動(dòng)子序列特異性結(jié)合。

RNA-seq試驗(yàn)表明，TgAP2X-4的缺失影響棒狀體蛋白質(zhì)的表達(dá)，包括RON4、RON5等入侵宿主細(xì)胞的關(guān)鍵蛋白，從而導(dǎo)致蟲體的入侵效率降低。值得注意的是，TgAP2X-4失活還會(huì)導(dǎo)致寄生蟲生長(zhǎng)嚴(yán)重受損，毒力急劇減弱及腦包囊形成缺陷等［39］。此外，TgAP2X-4可以調(diào)節(jié)弓形蟲慢性感染期特異性表達(dá)的基因，例如BAG1和LDH2［39］。TgAP2XII-5 轉(zhuǎn)錄因子可通過(guò)與目標(biāo)基因啟動(dòng)子結(jié)合來(lái)調(diào)控弓形蟲生活史各階段基因的有序表達(dá)從而影響蟲株毒力，而TgAP2X-4 則主要通過(guò)調(diào)節(jié)棒狀體分泌蛋白質(zhì)的表達(dá)來(lái)調(diào)控蟲體對(duì)宿主細(xì)胞的入侵過(guò)程，從而影響蟲體的毒力。該研究結(jié)果表明，TgAP2XII-5和TgAP2X-4在弓形蟲生物學(xué)過(guò)程中具有重要作用［38］，為深入了解寄生蟲的生物學(xué)功能奠定基礎(chǔ)。

2 AP2轉(zhuǎn)錄因子與蛋白質(zhì)翻譯后修飾

弓形蟲生命周期各階段之間的轉(zhuǎn)換涉及蛋白質(zhì)譜的廣泛變化，僅靠蛋白質(zhì)水平的改變無(wú)法滿足蟲體復(fù)雜生命過(guò)程的需要，需要AP2轉(zhuǎn)錄因子與蛋白質(zhì)翻譯后修飾（protein translational modifications， PTMs）的參與。PTMs包括磷酸化、甲基化、乙酰化等［40-42］，這些修飾通過(guò)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的功能、穩(wěn)定性和亞細(xì)胞定位，在弓形蟲的生命周期中發(fā)揮著重要作用［43-44］。PTMs在調(diào)控AP2轉(zhuǎn)錄因子的活性和DNA結(jié)合能力方面也發(fā)揮了重要作用，如特定的激酶和磷酸酯酶參與AP2轉(zhuǎn)錄因子的磷酸化和脫磷酸化過(guò)程，從而調(diào)節(jié)AP2在基因轉(zhuǎn)錄中的功能［45-46］。一些甲基轉(zhuǎn)移酶與AP2轉(zhuǎn)錄因子形成復(fù)合物，并在轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)附近進(jìn)行特定的DNA甲基化修飾，從而影響AP2轉(zhuǎn)錄因子的活性［47-48］。此外，乙酰化修飾通過(guò)調(diào)節(jié)AP2轉(zhuǎn)錄因子與組蛋白去乙?；揎椕钢g的相互作用來(lái)影響轉(zhuǎn)錄調(diào)控過(guò)程［49-51］。研究還發(fā)現(xiàn)AP2轉(zhuǎn)錄因子被檢測(cè)到存在泛素化修飾，并與染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能具有聯(lián)系［40，52］。此外，在弓形蟲多個(gè)AP2轉(zhuǎn)錄因子上均檢測(cè)到多個(gè)巴豆?；?、2-羥基異丁酰化和乳酸化修飾位點(diǎn)，包括TgAP2IX-6、TgAP2X-1、TgAP2XI-2、TgAP2X-1、TgAP2XI-3、TgAP2VIII-7、TgAP2IV-5等［53-55］，這些不同修飾形式的組合與AP2轉(zhuǎn)錄因子的功能緊密相關(guān)，對(duì)弓形蟲生命周期各個(gè)階段的基因轉(zhuǎn)錄過(guò)程具有重要影響。目前，弓形蟲PTMs與AP2轉(zhuǎn)錄因子作用機(jī)制方面的研究還處于起步階段，未來(lái) PTMs在弓形蟲增殖、感染宿主細(xì)胞等方面的重要作用值得進(jìn)一步研究。

3 討論與展望

弓形蟲具有幾種形態(tài)和代謝上均不同的生命周期階段，這些不同發(fā)育階段的轉(zhuǎn)變主要依賴于蟲體基因表達(dá)譜的變化［21，55］，而AP2轉(zhuǎn)錄因子家族在調(diào)節(jié)弓形蟲生命周期轉(zhuǎn)變等方面的作用已經(jīng)變得愈發(fā)明顯［36，56-57］。研究表明，瘧原蟲中AP2轉(zhuǎn)錄因子被認(rèn)為在其生命周期發(fā)揮著關(guān)鍵作用，包括調(diào)控紅細(xì)胞入侵、無(wú)性和有性生殖等生物學(xué)過(guò)程［58］。目前已經(jīng)鑒定出多個(gè)重要的瘧原蟲AP2轉(zhuǎn)錄因子，包括AP2-I、AP2-G等，它們參與調(diào)控瘧原蟲的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，影響其寄生能力和病原性，這為瘧疾的治療和預(yù)防提供了新的研究方向。相比之下，剛地弓形蟲在應(yīng)對(duì)外界環(huán)境改變和緩殖子分化等過(guò)程中會(huì)誘導(dǎo)更多種類的AP2 mRNAs，它們共同參與了重要基因表達(dá)的激活和抑制。本文對(duì)已研究的弓形蟲轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行了匯總（表1），在所有已研究的弓形蟲轉(zhuǎn)錄因子中，如TgAP2IX-9、TgAP2IV-4、TgAP2IV-3、TgAP2IX-4和TgAP2XI-4通過(guò)激活或抑制許多階段特異性基因參與小鼠組織包囊形成；TgAP2IX-5和TgAP2XII-2控制許多細(xì)胞周期依賴性基因以影響蟲體生長(zhǎng)過(guò)程。同樣重要的是，TgAP2XI-5、TgAP2XII-5、TgAP2X-4可以通過(guò)調(diào)節(jié)毒力蛋白質(zhì)的功能來(lái)影響蟲體的毒力，如ROP18等。由于弓形蟲自身復(fù)雜生命周期的需要，它可以根據(jù)處于不同的生命階段而轉(zhuǎn)錄具有階段特異性的轉(zhuǎn)錄因子去調(diào)控相關(guān)功能蛋白質(zhì)，而不同轉(zhuǎn)錄因子之間既有拮抗作用也有協(xié)同作用，進(jìn)而共同去完成其完整的發(fā)育過(guò)程。因此，筆者在圖1 中繪制了在弓形蟲中AP2轉(zhuǎn)錄因子參與弓形蟲無(wú)性階段和有性階段的關(guān)系示意圖（其中，調(diào)控速殖子-緩殖子階段的轉(zhuǎn)錄因子有10種，調(diào)控有性階段的轉(zhuǎn)錄因子有2種），同時(shí)對(duì)TgAP2XI-5、TgAPX-4和 TgAP2IX-4蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬，以期為研究弓形蟲轉(zhuǎn)錄因子家族的功能奠定基礎(chǔ)。

在弓形蟲的生命周期中，AP2是掌握著控制轉(zhuǎn)錄開(kāi)關(guān)的調(diào)控因子，使蟲體進(jìn)入不同的形態(tài)分化階段。為了適應(yīng)外部環(huán)境變化，弓形蟲進(jìn)化出一套完整且精密的AP2轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)，利用表觀遺傳機(jī)制來(lái)調(diào)控細(xì)胞周期及確保自身發(fā)育過(guò)程的順利進(jìn)行。深入了解AP2與染色質(zhì)修飾因子轉(zhuǎn)錄的相互作用將是揭示弓形蟲如何響應(yīng)細(xì)胞外信號(hào)并調(diào)節(jié)速殖子-緩殖子、有性階段-無(wú)性階段相互轉(zhuǎn)化機(jī)制的關(guān)鍵所在。AP2轉(zhuǎn)錄因子在基因表達(dá)中也具有明顯的激活和抑制作用，它們與染色質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)能夠相互作用，將染色質(zhì)的修飾復(fù)合物招募到靶基因啟動(dòng)子上進(jìn)行轉(zhuǎn)錄過(guò)程［59-60］。但AP2因子家族如何有序指導(dǎo)蟲體的具體轉(zhuǎn)錄機(jī)制，如何促進(jìn)染色質(zhì)重塑，如何通過(guò)相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)錄控制，如何通過(guò)翻譯后修飾調(diào)節(jié)它們的功能等，這些問(wèn)題仍有待進(jìn)一步研究。

本文對(duì)弓形蟲轉(zhuǎn)錄因子的總結(jié)揭示了其在寄生蟲生物學(xué)中的重要作用，未來(lái)的研究應(yīng)繼續(xù)深入探索弓形蟲轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控機(jī)制，從而為進(jìn)一步理解弓形蟲致病機(jī)制和疫苗研發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)（References）：

［1］ KOCHANOWSKY J A， KOSHY A A. Toxoplasma gondii［J］. Curr Biol， 2018， 28（14）：R770-R771.

［2］ VALLEAU D， SIDIK S M， GODOY L C， et al. A conserved complex of microneme proteins mediates rhoptry discharge in Toxoplasma［J］. EMBO J， 2023， 42（23）：e113155.

［3］ ATTIAS M， TEIXEIRA D E， BENCHIMOL M， et al. The life-cycle of Toxoplasma gondii reviewed using animations［J］. Parasit Vectors， 2020， 13（1）：588.

［4］ GEORGE B P， SCHNEIDER E B， VENKATESAN A. Encephalitis hospitalization rates and inpatient mortality in the United States， 2000-2010［J］. PLoS One， 2014， 9（9）：e104169.

［5］ ZHOU J， LI C X， LUO Y Q， et al. Antigenic epitope analysis and efficacy evaluation of GRA41 DNA vaccine against T. gondii infection［J］. Acta Parasitol， 2019， 64（3）：471-478.

［6］ PIAO L X， CHENG J H， AOSAI F， et al. Cellular immunopathogenesis in primary Toxoplasma gondii infection during pregnancy［J］. Parasite Immunol， 2018， 40（9）：e12570.

［7］ ZHOU D H， ZHAO F R， HUANG S Y， et al. Changes in the proteomic profiles of mouse brain after infection with cyst-forming Toxoplasma gondii［J］. Parasit Vectors， 2013， 6：96.

［8］ SMITH N C， GOULART C， HAYWARD J A， et al. Control of human toxoplasmosis［J］. Int J Parasitol， 2021， 51（2-3）：95-121.

［9］ MLLER J， HEMPHILL A. Toxoplasma gondii infection：novel emerging therapeutic targets［J］. Expert Opin Ther Targets， 2023， 27（4-5）：293-304.

［10］ AUGUSTO L， WEK R C， SULLIVAN W J. Host sensing and signal transduction during Toxoplasma stage conversion［J］. Mol Microbiol， 2021， 115（5）：839-848.

［11］ WALDMAN B S， SCHWARZ D， WADSWORTH II M H， et al. Identification of a master regulator of differentiation in Toxoplasma［J］. Cell， 2020， 180（2）：359-372. e16.

［12］ ROSENBERG A， SIBLEY L D. Epigenetic modifiers alter host cell transcription to promote Toxoplasma infection［J］. ACS Infect Dis， 2022， 8（3）：411-413.

［13］ SOKOL-BORRELLI S L， REILLY S M， HOLMES M J， et al. A transcriptional network required for bradyzoite development in Toxoplasma gondii is dispensable for recrudescent disease［J］. Nat Commun， 2023， 14（1）：6078.

［14］ MARKUS B M， WALDMAN B S， LORENZI H A， et al. High-resolution mapping of transcription initiation in the asexual stages of Toxoplasma gondii［J］. Front Cell Infect Microbiol， 2021， 10：617998.

［15］ DU K G， LU F， XIE C Z， et al. Toxoplasma gondii infection induces cell apoptosis via multiple pathways revealed by transcriptome analysis［J］. J Zhejiang Univ Sci B， 2022， 23（4）：315-327.

［16］ BEHNKE M S， WOOTTON J C， LEHMANN M M， et al. Coordinated progression through two subtranscriptomes underlies the tachyzoite cycle of Toxoplasma gondii［J］. PLoS One， 2010， 5（8）：e12354.

［17］ IWANAGA S， KANEKO I， KATO T， et al. Identification of an AP2-family protein that is critical for malaria liver stage development［J］. PLoS One， 2012， 7（11）：e47557.

［18］ RIECHMANN J L， MEYEROWITZ E M. The AP2/EREBP family of plant transcription factors［J］. Biol Chem， 1998， 379（6）：633-646.

［19］ BALAJI S， BABU M M， IYER L M， et al. Discovery of the principal specific transcription factors of Apicomplexa and their implication for the evolution of the AP2-integrase DNA binding domains［J］. Nucleic Acids Res， 2005， 33（13）：3994-4006.

［20］ RADKE J B， LUCAS O， DE SILVA E K， et al. ApiAP2 transcription factor restricts development of the Toxoplasma tissue cyst［J］. Proc Natl Acad Sci U S A， 2013， 110（17）：6871-6876.

［21］ JENINGA M D， QUINN J E， PETTER M. ApiAP2 transcription factors in apicomplexan parasites［J］. Pathogens， 2019， 8（2）：47.

［22］ CAMPBELL T L， DE SILVA E K， OLSZEWSKI K L， et al. Identification and genome-wide prediction of DNA binding specificities for the ApiAP2 family of regulators from the malaria parasite［J］. PLoS Pathog， 2010， 6（10）：e1001165.

［23］ RADKE J B， WORTH D， HONG D， et al. Transcriptional repression by ApiAP2 factors is central to chronic toxoplasmosis［J］. PLoS Pathog， 2018， 14（5）：e1007035.

［24］ KIM S K， BOOTHROYD J C. Stage-specific expression of surface antigens by Toxoplasma gondii as a mechanism to facilitate parasite persistence［J］. J Immunol， 2005， 174（12）：8038-8048.

［25］ HUANG S， HOLMES M J， RADKE J B， et al. Toxoplasma gondii AP2IX-4 regulates gene expression during bradyzoite development［J］. mSphere， 2017， 2（2）：e00054-17.

［26］ WANG J C， DIXON S E， TING L M， et al. Lysine acetyltransferase GCN5b interacts with AP2 factors and is required for Toxoplasma gondii proliferation［J］. PLoS Pathog， 2014， 10（1）：e1003830.

［27］ KHELIFA A S， SANCHEZ C G， LESAGE K M， et al. TgAP2IX-5 is a key transcriptional regulator of the asexual cell cycle division in Toxoplasma gondii［J］. Nat Commun， 2021， 12（1）：116.

［28］ WANG C Y， HU D D， TANG X M， et al. Internal daughter formation of Toxoplasma gondii tachyzoites is coordinated by transcription factor TgAP2IX-5［J］. Cell Microbiol， 2021， 23（3）：e13291.

［29］ BECK J R， RODRIGUEZ-FERNANDEZ I A， DE LEON J C， et al. A novel family of Toxoplasma IMC proteins displays a hierarchical organization and functions in coordinating parasite division［J］. PLoS Pathog， 2010， 6（9）：e1001094.

［30］ HONG D P， RADKE J B， WHITE M W. Opposing transcriptional mechanisms regulate Toxoplasma development［J］. mSphere， 2017， 2（1）：e00347-16.

［31］ WALKER R， GISSOT M， CROKEN M M， et al. The Toxoplasma nuclear factor TgAP2XI-4 controls bradyzoite gene expression and cyst formation［J］. Mol Microbiol， 2013， 87（3）：641-655.

［32］ WALKER R， GISSOT M， HUOT L， et al. Toxoplasma transcription factor TgAP2XI-5 regulates the expression of genes involved in parasite virulence and host invasion［J］. J Biol Chem， 2013， 288（43）：31127-31138.

［33］ ANTUNES A V， SHAHINAS M， SWALE C， et al. In vitro production of cat-restricted Toxoplasma pre-sexual stages［J］. Nature， 2023， 625（7994）：366-376.

［34］ FAN F Q， XUE L L， YIN X Y， et al. AP2XII-1 is a negative regulator of merogony and presexual commitment in Toxoplasma gondii［J］. mBio， 2023， 14（5）：e01785-23.

［35］ ANDERSON-WHITE B R， IVEY F D， CHENG K， et al. A family of intermediate filament-like proteins is sequentially assembled into the cytoskeleton of Toxoplasma gondii［J］. Cell Microbiol， 2011， 13（1）：18-31.

［36］ SRIVASTAVA S， WHITE M W， SULLIVAN JR W J. Toxoplasma gondii AP2XII-2 contributes to proper progression through S-phase of the cell cycle［J］. mSphere， 2020， 5（5）：e00542-20.

［37］ SRIVASTAVA S， HOLMES M J， WHITE M W， et al. Toxoplasma gondii AP2XII-2 contributes to transcriptional repression for sexual commitment［J］. mSphere， 2023， 8（2）：e00606-22.

［38］ 張晶雯. AP2X-4和AP2XⅡ-5對(duì)弓形蟲生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)作用［D］. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2020.

ZHANG J W. Regulation of Toxoplasma gondii growth and development by AP2X-4 and AP2XII-5［D］. Wuhan： Huazhong Agricultural University， 2020. （in Chinese）

［39］ ZHANG J W， FAN F Q， ZHANG L H， et al. Nuclear factor AP2X-4 governs the expression of cell cycle- and life stage-regulated genes and is critical for Toxoplasma growth［J］. Microbiol Spectr， 2022， 10（4）：e00120-22.

［40］ DE MONERRI N C S， YAKUBU R R， CHEN A L， et al. The ubiquitin proteome of Toxoplasma gondii reveals roles for protein ubiquitination in cell-cycle transitions［J］. Cell Host Microbe， 2015， 18（5）：621-633.

［41］ VANAGAS L， MU OZ D， CRISTALDI C， et al. Histone variant H2B. Z acetylation is necessary for maintenance of Toxoplasma gondii biological fitness［J］. Biochim Biophys Acta Gene Regul Mech， 2023， 1866（3）：194943.

［42］ FLECK K， NITZ M， JEFFERS V. \"Reading\" a new chapter in protozoan parasite transcriptional regulation［J］. PLoS Pathog， 2021， 17（12）：e1010056.

［43］ JEFFERS V， SULLIVAN JR W J. Lysine acetylation is widespread on proteins of diverse function and localization in the protozoan parasite Toxoplasma gondii［J］. Eukaryot Cell， 2012， 11（6）：735-742.

［44］ MIAO J， LAWRENCE M， JEFFERS V， et al. Extensive lysine acetylation occurs in evolutionarily conserved metabolic pathways and parasite-specific functions during Plasmodium falciparum intraerythrocytic development［J］. Mol Microbiol， 2013， 89（4）：660-675.

［45］ GAJI R Y， SHARP A K， BROWN A M. Protein kinases in Toxoplasma gondii［J］. Int J Parasitol， 2021， 51（6）：415-429.

［46］ BLUME M， MAUS D. Converting and hoarding driven by protein phosphorylation in Toxoplasma gondii［J］. Trends Parasitol， 2023， 39（4）：232-234.

［47］ SEDDON A R， DAS A B， HAMPTON M B， et al. Site-specific decreases in DNA methylation in replicating cells following exposure to oxidative stress［J］. Hum Mol Genet， 2023， 32（4）：632-648.

［48］ CHEN C， WANG Z H， DING Y， et al. DNA methylation：from cancer biology to clinical perspectives［J］. Front Biosci （Landmark Ed）， 2022， 27（12）：326.

［49］ SAKSOUK N， BHATTI M M， KIEFFER S， et al. Histone-modifying complexes regulate gene expression pertinent to the differentiation of the protozoan parasite Toxoplasma gondii［J］. Mol Cell Biol， 2005， 25（23）：10301-10314.

［50］ AFONSO C F， MARQUES M C， ANT NIO J P M， et al. Cysteine-assisted click-chemistry for proximity-driven， site-specific acetylation of histones［J］. Angew Chem Int Ed， 2022， 61（46）：e202208543.

［51］ HARRIS M T， JEFFERS V， MARTYNOWICZ J， et al. A novel GCN5b lysine acetyltransferase complex associates with distinct transcription factors in the protozoan parasite Toxoplasma gondii［J］. Mol Biochem Parasitol， 2019， 232：111203.

［52］ NDOJA A， COHEN R E， YAO T T. Ubiquitin signals proteolysis-independent stripping of transcription factors［J］. Mol Cell， 2014， 53（6）：893-903.

［53］ YIN D Q， JIANG N， ZHANG Y， et al. Global lysine crotonylation and 2-hydroxyisobutyrylation in phenotypically different Toxoplasma gondii parasites［J］. Mol Cell Proteomics， 2019， 18（11）：2207-2224.

［54］ YIN D Q， JIANG N， CHENG C， et al. Protein lactylation and metabolic regulation of the zoonotic parasite Toxoplasma gondii［J］. Genomics Proteomics Bioinformatics， 2023， 21（6）：1163-1181.

［55］ NARDELLI S C， DE MONERRI N C S， VANAGAS L， et al. Genome-wide localization of histone variants in Toxoplasma gondii implicates variant exchange in stage-specific gene expression［J］. BMC Genomics， 2022， 23（1）：128.

［56］ ULAHANNAN N， CUTLER R， DO A-TERMINE R， et al. Genomic insights into host and parasite interactions during intracellular infection by Toxoplasma gondii［J］. PLoS One， 2022， 17（9）：e0275226.

［57］ BRAUN L， CANNELLA D， ORTET P， et al. A complex small RNA repertoire is generated by a plant/fungal-like machinery and effected by a metazoan-like Argonaute in the single-cell human parasite Toxoplasma gondii［J］. PLoS Pathog， 2010， 6（5）：e1000920.

［58］ 鄭雨昕， 張義偉， 姜 寧. 惡性瘧原蟲ApiAP2蛋白質(zhì)家族研究進(jìn)展［J］. 畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào)， 2022， 53（5）：1354-1363.

ZHENG Y X， ZHANG Y W， JIANG N. Research advance on ApiAP2 family of Plasmodium falciparum［J］. Acta Veterinaria et Zootechnica Sinica， 2022， 53（5）：1354-1363. （in Chinese）

［59］ SANTOS J M， JOSLING G， ROSS P， et al. Red blood cell invasion by the malaria parasite is coordinated by the PfAP2-I transcription factor［J］. Cell Host Microbe， 2017， 21（6）：731-741. e10.

［60］ JOSLING G A， PETTER M， OEHRING S C， et al. A Plasmodium falciparum bromodomain protein regulates invasion gene expression［J］. Cell Host Microbe， 2015， 17（6）：741-751.

（編輯 白永平）