A DOC2 Protein Identified by Mutational Profiling Is Essential for Apicomplexan Parasite Exocytosis

經由突變剖析的方式檢驗出DOC2 蛋白對於頂覆門寄生蟲的胞吐作用是重要的

Marc-Jan Gubbels et al. Science. (2012). 335(6065):218-21.

Speaker: Mei-Ling Lai (賴玫伶)                                   Time: 15:10~16:00, May 30, 2011

Commentator: Dr. Chih-Li Hsu (胥直利博士)             Place: Room 601

中文摘要

        胞吐作用對於頂覆門寄生蟲(apicomplexan parasites)的裂解周期(lytic cycle)是重要的且對於apicomplexan parasites所造成的疾病也是必須的，像是由瘧原蟲(Plasmodium spp)所導致的瘧疾就是一例。串聯的C2 domain蛋白(Tandem C2 domain proteins)會對鈣離子所藉導的胞吐作用有所反應1。先前的研究指出，對溫度敏感的弓漿蟲突變株(F-P2)失去egress的能力，然而，其中的機制仍然不清楚；在本篇paper中，作者發現微線體分泌有缺陷(microneme secretion defect)的F-P2入侵(invasion)宿主細胞的能力會受到影響，因此，作者利用whole-genome sequencing為了找出導致microneme secretion defect的基因，作者找到了TGGT1_049850這一段基因，這是一段包含了Ca2+-dependent membrane-binding C2 domains的基因，之後，作者發現在microneme secretion中TGGT1_049850的功能，並命名為TgDOC2.1，緊接著作者去做結構預測分析結果顯示TgDOC2.1可以經由C2 doamin中conserved的Asp residues與鈣離子結合2。作者先構築一個plasmid，這個plasmid經由不穩定域(destabilizing domain (DD))的基因黏合到惡性瘧原蟲的DOC2蛋白 (Plasmodium falciparum DOC2.1 (PfDOC2.1))，之後再把這個已構築好的plasmid利用基因工程的方式送到惡性瘧原蟲中，其中經由合成配體(synthetic ligand Shld1) 去穩定DD黏合的DOC2蛋白，但是在沒有synthetic ligand Shld1的情況下，DD黏合的DOC2蛋白就會被降解掉(degradation)。作者評估寄生蟲入侵時，PfDOC2.1的所扮演的角色，研究結果發現，外加合成配體Shld1表現PfDOC2.1的寄生蟲與沒有外加合成配體Shld1故不表現PfDOC2.1的寄生蟲相較，後者感染紅血球細胞的能力會下降。除此之外，在沒有合成配體Shld1的情況下，微線體蛋白的釋放(release)情形會減少。一言以蔽之，細胞內DOC2蛋白中的C2 domain所引發微線體的分泌對於覆門寄生蟲的胞吐作用是重要的。

參考文獻

1.         Friedrich, R., Yeheskel, A. & Ashery, U. DOC2B, C2 domains, and calcium: A tale of intricate interactions. Molecular neurobiology 41, 42-51 (2010).

2.         Martens, S. & McMahon, H.T. Mechanisms of membrane fusion: disparate players and common principles. Nature reviews. Molecular cell biology 9, 543-556 (2008).