解析牛巴贝斯虫 HAP2 结构与抗原性，为疫苗研发开辟新方向

时间：2025年3月6日

来源：Scientific Reports

编辑推荐：

为解决牛巴贝斯虫病防控难题，研究人员分析牛巴贝斯虫 HAP2 结构与抗原性，助力疫苗开发。

牛巴贝斯虫（Babesia bovis）引起的牛巴贝斯虫病，给全球畜牧业带来了巨大的经济损失。这种由蜱传播的疾病，主要通过蜱虫叮咬感染牛群，其复杂的生活周期包括在脊椎动物宿主中的无性繁殖和在蜱肠道内的有性繁殖。目前，针对牛巴贝斯虫病的防控手段存在诸多问题，传统的杀蜱剂面临抗药性问题，许多牛对杀蜱剂产生了抵抗力，导致杀蜱效果大打折扣；活疫苗生产和运输成本高昂，还需要冷链保存，这在一些资源匮乏地区难以实现，而且活疫苗存在毒力返强的风险，可能会引发更严重的疾病。因此，开发新的防控策略迫在眉睫。

华盛顿州立大学兽医学院兽医微生物学与病理学系等机构的研究人员开展了一项关于牛巴贝斯虫 HAP2（Hapless 2）结构和抗原性的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为牛巴贝斯虫病的防控提供了新的思路和方向。

研究人员运用了多种关键技术方法。在结构分析方面，借助生物信息学工具，从 AlphaFold 数据库获取 HAP2 的预测三维结构，从 Protein Data Bank 获取已知的 HAP2 结构，利用 ChimeraX 进行结构比对、分析、呈现和可视化，同时运用 Clustal Omega 进行序列比对，通过 DeepTMHMM 工具预测信号肽和跨膜结构域；在蛋白研究上，表达并纯化重组蛋白和结构域，采用免疫印迹分析和间接 ELISA（iELISA）检测蛋白的抗原性。

研究结果主要体现在以下几个方面：

结构分析：通过将牛巴贝斯虫 HAP2 的 AlphaFold2 预测结构与莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）和拟南芥（Arabidopsis thaliana）的 HAP2 结构进行叠加，发现牛巴贝斯虫 HAP2 与它们的结构有显著相似性，均方根偏差（rmsd）值小于 2 埃。确定了牛巴贝斯虫 HAP2 的三个结构域（DI、DII 和 DIII），除 DIII 外，其他结构域与蛋白质的一级结构并非共线。DI 由 160 个氨基酸组成，有 10 条反平行的 β 链，形成 β 三明治结构；DII 最长，包含 β 链和 α 螺旋，有两个不连续部分，其 cd 环被预测为融合环；DIII 最小且与一级结构共线，由 124 个氨基酸组成，其 β 链形成免疫球蛋白样折叠。
序列保守性：不同生物的 HAP2 蛋白序列相似性总体较低，但多个物种间有 13 个半胱氨酸残基排列一致，在四个巴贝斯虫属寄生虫中也有 20 个半胱氨酸残基排列在三个结构域中。半胱氨酸残基形成二硫键，有助于维持结构稳定性。
抗原性分析：用重组牛巴贝斯虫 HAP2 免疫牛后，其血清中的抗体能够识别 DI、DII 和 DIII 结构域，说明这些结构域都含有牛免疫系统能识别的 B 细胞表位。iELISA 分析显示，DII 结构域的抗体反应显著高于其他两个结构域，表明 DII 在引发免疫反应方面可能具有更高的潜力。

在研究结论与讨论部分，该研究首次解析了牛巴贝斯虫 HAP2 的结构，发现其与其他生物的 HAP2 结构相似，都含有三个保守结构域。三个结构域均能被免疫牛血清中的抗体识别，说明它们都可能在引发免疫反应中发挥作用，尤其是 DII 结构域，可能在诱导阻断传播免疫方面具有更高的潜力，这为后续进一步研究提供了重要方向。研究还发现一些保守结构特征，如盐桥、特定的环和半胱氨酸残基形成的二硫键等，这些结构可能对 HAP2 的功能至关重要，为理解 HAP2 在牛巴贝斯虫有性繁殖中的作用机制提供了线索。

这项研究意义重大，为设计针对牛巴贝斯虫病的新型功能检测方法和改进疫苗设计提供了新方向。通过对 HAP2 结构和抗原性的深入了解，有望开发出更有效的阻断传播疫苗，从而减少牛巴贝斯虫病的传播，降低其对全球畜牧业造成的经济损失。同时，研究结果也有助于理解其他蜱传寄生虫的感染机制，为防控相关疾病提供理论基础。