A PPP-type pseudophosphatase is required for the maintenance of basal complex integrity in Plasmodium falciparum.

A PPP-type pseudophosphatase is required for the maintenance of basal complex integrity in Plasmodium falciparum.

作者信息Alexander A Morano, Rachel M Rudlaff, Jeffrey D Dvorin
PMID37400439
发布时间2023-07
DOI10.1038/s41467-023-39435-z

实验完整度

高

体外寄生虫培养、基因敲低、多种显微成像、共免疫沉淀、重组蛋白活性测定等多层级功能与机制验证

主要模型

恶性疟原虫3D7株 PfPPP8-smV5Tet条件敲低虫株 PfCINCH-smMyc等报告虫株

重点核对

PfPPP8-smV5Tet虫株在±500 nM ATc条件下的生长曲线(n=3) PfPPP8敲低效率的免疫印迹定量(n=4,敲低86±4%) E64(1 mM,48 hpi处理3 h) stalled裂殖体的免疫荧光和透射电镜表型 基底复合体环圆度(n=230)和直径(n>100)的定量分析 共免疫沉淀鉴定的PfPPP8和PfCINCH consensus互作蛋白

摘要

在其无性血液阶段,恶性疟原虫通过裂体生殖进行复制,在此过程中,单个母细胞内形成数十个子代细胞。基底复合体是一个分离子代细胞的收缩环,对裂体生殖至关重要。在本研究中,我们鉴定了一种对基底复合体维持至关重要的疟原虫基底复合体蛋白。利用多种显微技术,我们证明PfPPP8对于基底复合体的均匀扩张及其完整性的维持是必需的。我们将PfPPP8鉴定为一个新型假磷酸酶家族的创始成员,该家族在其他顶复门寄生虫中具有同源物。通过共免疫沉淀,我们鉴定了两个额外的新的基底复合体蛋白。我们表征了这些新基底复合体蛋白(晚到)和PfPPP8(早退)独特的时间定位。在这项工作中,我们鉴定了一种新的基底复合体蛋白,确定了其在分节中的特定作用,鉴定了一个新的假磷酸酶家族,并确立了恶性疟原虫基底复合体是一个动态结构。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
PfPPP8在恶性疟原虫裂体生殖和基底复合体功能中的作用是什么?
核心机制
PfPPP8是基底复合体的必需组分,维持基底复合体的完整性和均匀扩张;其PPP型磷酸酶结构域催化残基突变使其成为无酶活的假磷酸酶。
主要证据
通过TetR-DOZI系统敲低PfPPP8导致复制失败和分节缺陷;免疫荧光、U-ExM和活细胞成像显示基底复合体环碎裂、圆度降低和扩张不均;共免疫沉淀鉴定PfMyoJ和PF3D7_0214700为基底复合体蛋白。
研究意义
确立了恶性疟原虫基底复合体为动态结构,鉴定了PPP型假磷酸酶家族,为后续基底复合体组装和去组装研究奠定基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

PfPPP8鉴定与定位

验证PfPPP8是否为基底复合体蛋白

通过PfCINCH免疫共沉淀鉴定PF3D7_1018200/PfPPP8,构建C端smV5标签虫株,免疫荧光观察与PfMORN1和PfBCP1的共定位。

2

PfPPP8条件敲低与生长表型

确定PfPPP8对无性复制的必要性

利用TetR-DOZI系统构建PfPPP8-smV5Tet虫株,在±500 nM ATc条件下进行三周期生长曲线,并通过免疫印迹定量敲低效率。

3

敲低后分节缺陷分析

评估PfPPP8缺失对子代细胞形成的影响

用E64 stalled裂殖体,通过免疫荧光检测PfGAP45、PfAMA1、PfMSP1、PfMORN1,并通过透射电镜观察超微结构。

4

基底复合体完整性定量

量化PfPPP8缺失对基底复合体形态和扩张的影响

以PfCINCH-smMyc为标记,测量基底复合体环圆度和直径;利用U-ExM和活细胞成像追踪基底复合体动态。

5

PfPPP8假磷酸酶生化表征

验证PfPPP8及其同源物是否具有磷酸酶活性

重组表达PfPPP8、CpPPP8、ScPPT1的磷酸酶结构域(6xHis或MBP标签),进行pNPP去磷酸化实验。

6

基底复合体新组分鉴定与定位

发现并验证新的基底复合体蛋白及其时间定位

对同步化中期分节寄生虫进行共免疫沉淀,选择PfMyoJ和PF3D7_0214700构建smV5标签虫株,免疫荧光验证定位。

7

PfPPP8降解时间进程

确定PfPPP8在分节结束和裂殖子形成过程中的动态

通过免疫印迹、U-ExM时间进程和活细胞荧光成像追踪PfPPP8与PfCINCH、PfBLEB的相对荧光强度变化。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
鼠抗V5抗体Bio-RadMCA1360
鼠抗Myc抗体克隆9E10Bio-RadMCA2200GA
兔抗HaloTag抗体PromegaG9281
山羊抗鼠IgG AlexaFluor 488ThermoFisherA11029
山羊抗兔AlexaFluor 555ThermoFisherA21429
Hoechst 33342----
VectaShield Vibrance封片剂----
JaneliaFluor 647 HaloTag配体Promega--
Pierce抗c-Myc磁珠Pierce88842
MBL抗V5标签磁珠MBLM167-11
Golden Gate BsaI-HF v2组装试剂盒NEB--
NEBuilder HiFi DNA组装克隆试剂盒NEB--
RPMI-1640培养基Sigma--
Albumax IIInvitrogen--
WR99210Jacobus Pharmaceuticals--
杀稻瘟菌素Research Products International--
脱水四环素----
E64----
SYBR greenInvitrogen--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
PfPPP8条件敲低
ATc浓度500 nM;同步化方法:60% Percoll密度离心和5%山梨醇;敲低时间:再入侵后2小时拆分
阅读提示:Methods 'PfPPP8 depletion'
生长曲线
起始寄生虫血症0.2%,血细胞比容1%,三重复,第1、3、5、7天取样;SYBR green流式检测
阅读提示:Methods 'Replication assay'
E64 stalled表型
E64浓度1 mM,48 hpi处理3小时;透射电镜固定液配方
阅读提示:Methods 'Transmission electron microscopy'
免疫荧光
一抗稀释比例如anti-V5 1:500,anti-PfMORN1 1:1000;固定4% PFA 10分钟,透化0.1% Triton X-100
阅读提示:Methods 'Immunofluorescence'
活细胞成像
HaloTag配体800 nM,Trolox 0.5 mM,成像间隔20分钟;激光功率和曝光时间
阅读提示:Methods 'Live cell microscopy'
共免疫沉淀
同步化至3%裂殖体血症,PKG抑制剂C1 2.5 μM stalled至约50 hpi;裂解液RIPA配方
阅读提示:Methods 'Immunoprecipitation'