蛋白质组学绘制棘阿米巴线粒体图谱

把棘阿米巴（Acanthamoeba）置于缺氧环境中，它的线粒体并不会简单停工，而是重新调整产能机器，使这种阿米巴能够产生氢气。棘阿米巴是一种自由生活的单细胞生物，广泛存在于水、土壤和空气中。它虽然很少致病，但可感染角膜并引起可能威胁视力的角膜炎，而其代谢灵活性或许有助于它在角膜中存活。

这种适应能力是棘阿米巴感染难以清除的原因之一。该病原体还能退入耐药包囊，而一旦确诊，可用的治疗手段有限，且可能损伤人体细胞。通过绘制该生物的线粒体蛋白图谱，研究人员如今有了探查其生存机制、寻找更具选择性治疗靶点的新途径。

从基因组注释到线粒体蛋白目录

美国莫格里奇研究所（Morgridge Institute for Research）代谢研究者、威斯康星大学麦迪逊分校生物分子化学助理教授Jon Stefely指出，诊断手段缺乏、确诊后药物选择有限，现有药物缺乏靶向性且具有毒性，因此亟需更多治疗选择。为此，Stefely与同事构建了高可信度的棘阿米巴线粒体蛋白清单，相关论文发表于《Cell》，属于MitoCarta Tree of Life Consortium工作的一部分。

研究团队首先利用长读长RNA测序等实证方法，将该生物的核基因组注释准确度从约52%提升至98%。这一点很重要，因为多数线粒体蛋白由核基因编码。随后，他们结合线粒体免疫沉淀、密度梯度纯化、显微镜、质谱和蛋白相关性分析，把随着线粒体样品纯度提高而富集的蛋白归入该细胞器；并通过蓝色非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳-质谱的复合体组分析，进一步解析出20个大分子组装体。

1122个蛋白与氧响应代谢切换

最终得到的AcMitoCarta目录包含1122个蛋白，其中381个在人类或酵母线粒体中缺乏易于识别的对应物，与这些生物相比有300多个被描述为独有。这种差异对药物发现可能很重要：针对微生物特有蛋白或通路的化合物，损伤人体细胞的可能性或许更低。Stefely表示，历史上已被证明的是，如果生化通路中的靶蛋白完全为微生物特有，它比在人类中存在同源物的靶点更理想。

蛋白质组和转录组分析还显示，氧气会广泛重塑该阿米巴的生物能量机器。在富氧条件下，其线粒体使用有氧通路；在无氧条件下，则诱导丙酮酸:铁氧还蛋白氧化还原酶到氢化酶的通路。研究人员证明，源自眼部感染的棘阿米巴细胞能够在无氧条件下，通过线粒体定位的氧敏感氢化酶产生氢气。这种代谢切换可能帮助该生物在不断变化的生态位（包括角膜）中存活。

AcMitoCarta目前为检验这些不寻常蛋白中哪些对阿米巴存活、包囊形成或氧适应至关重要提供了框架。Stefely计划与质谱、RNA测序、代谢、结构生物学和成像领域的合作者一起，分小组研究候选蛋白和通路。他表示，长期目标是注释所有这些靶点的功能，但会一组一组地推进，新发现的潜力很大。

该目录尚未识别出可直接使用的药物，但它把搜索范围缩小到有实验支持、且与人类不同的线粒体组分和通路上。从并不完整的基因组注释，走向氧响应线粒体生物学的功能图谱，这项工作为开发更具选择性的疗法奠定了基础，以应对这种最难对付的形态能够耐受现有疗法的感染。

来源：GEN（英文原文，生物航编译，内容以原文为准）