日本血吸虫生殖调控网络中Vasa和Nanos的功能及其主开关靶点的鉴定

Schistosoma egg is the most important factor which causes and spread the disease. Exploration of novel inhibition of parasite reproduction reagents and effective prevention measures rely on the deciphering of schistosoma development biology. How schistosome`s reproductive organ and egg development and mature is still basic research for control the disease. In many other organisms, such as Drosophila and Caenorhabditis elegans, Vasa and Nanos protein play a critical rule in their gametogenesis and reproduction, which maintain germ cell, including stem cell survival and specialization. In our program whole worm mount in situ hybridization methodology and protein immunostaining will be developed and applied to confirm Vasa and Nanos could be used as a marker for the verification in development of germ cell of Schistosoma japonicum. The functions of Vasa and Nanos protein in development and reproduction of egg in schistosoma will be unraveled by using RNA interfering technique. The new main point protein, which control expression and function of Vasa and Nanos, and we call it "master switch", will be traced by using protein-protein interaction methods and RNA interfering technique. When we finish our study we expect to find key protein(s) which play important turning point in governing reproductive organ and egg development of the parasite. As the egg stage is responsible for pathogenesis and transmission, understanding the molecular mechanisms of female reproductive development may identify novel targets for the control of transmission and morbidity of this major world public health problem.

血吸虫虫卵是致病和传播流行的最重要因素，对血吸虫生殖细胞及虫卵发生发育的研究是血吸虫病防治重要的方向之一。Vasa和Nanos蛋白是多种生物生殖细胞发育的功能蛋白，为生殖细胞包括生殖干细胞特化和存活所必须。本研究将首先应用各期整虫标本蛋白和基因的定位技术，明确Vasa和Nanos可做为血吸虫生殖细胞包括原始生殖细胞的分子标志物；应用RNA干扰技术揭示Vasa和Nanos蛋白在血吸虫虫卵发生、发育及活性维持中所具有的功能；再应用蛋白质相互作用技术了解Vasa与Nanos是否协同发挥功能，并试图发现新的与Vasa或Nanos相互作用蛋白；最后再利用RNA干扰技术，确定新发现的相互作用蛋白对二者的调节作用并追踪其主开关靶点所在。通过本研究期望发现可干预和抑制血吸虫虫卵发生发育关键靶标，为研发抑制血吸虫虫卵发育及活性的药物或制剂提供理论和实验依据，探索控制血吸虫病流行和减轻血吸虫对人体危害新途径。

血吸虫生殖器官发育及产卵是血吸虫致病和传播的最重要因素，对其生殖器官及虫卵发生发育的机制研究是血吸虫病防治重要的方向之一。Vasa和Nanos蛋白是多种生物生殖细胞发育的功能蛋白，为生殖细胞包括生殖干细胞特化和存活所必须。在国家自然科学基金项目资助下，本研究首先用血吸虫不同发育阶段整虫标本原位杂交基因定位技术，分别确定了日本血吸虫Vasa1、Vasa3和Nanos1基因主要定位于雌虫生殖器官卵巢和卵黄腺以及雄虫的睾丸，提示了Vasa1、Vasa3和Nanos1可能参与血吸虫生殖器官发育过程，明确了日本血吸虫Vasa和Nanos可做为血吸虫生殖细胞的分子标志物。应用小RNA干扰技术消减所研究目的基因的表达，结果发现对其生殖系统主要器官如卵巢和睾丸的发育均受到影响，显示一些发育缺陷现象；同时发现基因消减后雌虫的产卵数量也出现明显下降，这些结果揭示了Vasa1、Vasa3和Nanos1基因编码蛋白在日本血吸虫生殖系统发育及产卵均有其作用。利用酵母双杂交技术发现了并确定了半胱氨酸酶蛋白酶与日本血吸虫Vasa1相互作用蛋白，利用半胱氨酸酶特异性抑制剂明确了其在血吸虫生殖系统发育也起到一定的作用。采用定量PCR技术证实了在日本血吸虫Vasa1、Vasa3和Nanos1基因消减情况下，其他生殖相关基因如Pumilio或其下游基因如Cnot6l和Fs800的表达明显受到了影响，尤其是与虫卵形成密切相关的基因Fs800的表达下降幅度极为明显，对Vasa1、Vasa3和Nanos1基因编码蛋白作用的下游通路进行了探索。通过本研究初步证实了日本血吸虫Vasa1、Vasa3和Nanos3在其生殖系统发育及产卵中的作用；鉴定了一批与其相互作用或其下游的与虫卵形成有关的蛋白；利用基因芯片测序技术、抑制性消减杂交技术和二维电泳技术鉴定了一批血吸虫合抱后高表达的基因或蛋白，这些基因和蛋白在血吸虫生殖发育和虫卵产生中的作用尚有待进一步确定。综上述，日本血吸虫Vasa1、Vasa3和Nanos1初步确定为其生殖系统发育的主开关即关键分子之一，Vasa和Nanos及其通路上的分子以及虫体合抱后高表达的分子可作为干预和抑制血吸虫生殖器官与虫卵发生发育的靶标，本项目研究成果为研发抑制血吸虫虫卵发育及活性的药物或制剂提供理论和实验依据。