微孢子蟲是一大類專性細胞內(nèi)寄生的真核病原體，可以感染人類和重要的經(jīng)濟動物，包括蠶、蜂、魚、蝦和家豬等。目前已鑒定的微孢子蟲有200多個屬，1700余種，其中10個屬中的17個種可以感染人類。微孢子蟲具有一套獨特的侵染裝置，包括極管、極膜層和后極泡三個部分。成熟孢子受到特定環(huán)境因子刺激后，其內(nèi)部的極管瞬間彈出，將具有侵染性的孢原質(zhì)運送至宿主細胞內(nèi)完成侵染。然而，100多年來，孢原質(zhì)是如何形成的？其細胞膜由何而來？這是微孢子蟲研究領(lǐng)域的一個未解之謎。

該研究以家蠶微粒子蟲為模型，借助熒光標記、透射電鏡和冷凍電鏡等技術(shù)，分析了孢子內(nèi)物質(zhì)在彈出極管中的運輸過程，發(fā)現(xiàn)極管中除了被運輸?shù)募毎送?，還存在大量不連續(xù)的囊泡狀膜物質(zhì)。進一步對成熟孢子和發(fā)芽后的孢子空殼進行分析，證實孢子發(fā)芽后原生質(zhì)膜留在孢子空殼中，呈囊泡狀膜結(jié)構(gòu)的極膜層經(jīng)極管運輸至孢外。該團隊利用前期制備的兩個孢原質(zhì)膜蛋白NbTMP1和NbABCG1.1的特異性抗體，以及高爾基體特異性標志物Golgi-tracker green和Syntaxin 6蛋白對成熟孢子、發(fā)芽極管和孢原質(zhì)進行標記，最終證實微孢子蟲孢原質(zhì)的細胞膜來源于孢子內(nèi)高爾基體合成的極膜層。

該研究證實微孢子蟲通過發(fā)芽（極管彈出）侵染宿主細胞時，成熟孢子內(nèi)的原生質(zhì)膜（舊“衣服”）不再被需要，留在孢子空殼內(nèi)，而是利用提前做好的“新衣服”（即極膜層）來包裹經(jīng)極管運輸至孢外的細胞核等胞質(zhì)組分，最終形成侵染性的孢原質(zhì)。