疟疾与艾滋病、结核病并列全球三大传染病，是当今主要的全球性公共卫生问题之一。
疟疾由单细胞原虫——疟原虫感染、媒介按蚊传播的寄生虫传染病，目前仍有近 90 个国家和地区存在疟疾流行，每年约 2.4 亿人感染，导致约 60 多万人死亡。
疟原虫感染人体后，需要经历肝脏和外周血内的两个发育周期，其中，疟原虫在红细胞内的无性裂体增殖是疟疾的临床发病阶段。
在这个过程中，部分疟原虫会发生生命周期的转换，从无性生殖转向以配子体生殖为标志的有性期发育，这是疟原虫感染按蚊、实现疟疾传播的关键环节。
因此，对于疟原虫配子体生殖的分子研究有望为疟疾传播阻断干预措施的研发提供关键靶点。
张青锋课题组在既往研究中，已经从转录和转录后水平分别揭示了两条调控疟原虫配子生殖的表观遗传调控途径，即转录抑制因子 AP2-G5 与转录激活 AP2-G 在转录水平上协同调控整个配子生殖过程（性分化与性发育），以及 RNA 降解酶通过实时降解靶基因的新生 RNA 调控性分化。
目前，人们陆续发现 mRNA 转录后修饰如 m6A、m5C 等甲基化修饰具有重要的生物学功能，但是，对于这一表观转录组是否参与调控疟原虫配子生殖，目前尚无报道。
2022 年 2 月 25 日，同济大学附属同济医院张青锋教授、江赐忠教授联合厦门大学袁晶及美国国立卫生院 Thomas Wellems 等团队，以同济医院为第一和通信作者单位，在美国科学院院刊 PNAS 上发表了题为 5-methylcytosine modification by Plasmodium NSUN2 stabilizes mRNA and mediates the development of gametocytes 的研究性论著。
首次揭示了表观转录组调控疟原虫配子生殖的表观遗传调控新机制，鉴定了新调控因子 NSUN2 并阐明其作用机制，为疟疾传播阻断新措施的研发提供了新靶点。
在本研究中，作者首先利用定量质谱、BisSeq 等技术，在单核苷酸水平上绘制了鼠疟原虫（约氏疟原虫 P. yoelii）与人疟原虫（恶性疟原虫 P. falciparum）不同发育阶段（无性期和配子体期）的 mRNA m5C 甲基化修饰的全基因组图谱。
相对于丰富较高的 m6A 甲基化修饰，疟原虫转录组中的 m5C 修饰水平较低，靶基因也相对较少，提示这种修饰可能具有更为特异的生物学功能。
随后，通过转录组和蛋白表达组分析发现，m5C 修饰的 mRNA 具有更长的半衰期，其蛋白质水平也更高。这表明 m5C 修饰与疟原虫转录本的稳定性及翻译水平具有正相关性，能够在转录后水平上对疟原虫的基因表达水平进行矫正，从而实现不同基因的阶段特异性表达。
值得关注的是，作者通过对 m5C 靶向基因的功能聚类分析，发现 m5C 修饰的生物学功能指向疟原虫的有性生殖过程。在约氏疟原虫和恶性疟原虫基因组中，各有 4 个 m5C 甲基转移酶候选基因，即 Pynsun1～4 及 Pfnsun1～4），但是不清楚谁是负责催化 mRNA m5C 甲基化修饰的关键基因。
为此，作者通过 CRISPR-Cas9 基因编辑技术对这些候选酶基因展开了基因敲除工作，最终获得了 Pynsun1、Pynsun2 及 Pfnsun2 等基因敲除虫株。
通过表型分析发现，Pynsun2_KO 与 Pfnsun2_KO 皆基本丧失了配子生殖能力，而且这种功能缺陷能够通过基因修复而得以恢复。
进一步的机制研究发现：NSUN2 蛋白是疟原虫中负责 mRNA m5C 修饰的关键甲基转移酶，它的缺失直接影响疟原虫配子体发育相关的靶基因转录本 m5C 修饰水平，使疟原虫产生成熟配子体的能力明显下降；并在感染蚊子后，各个有性期发育阶段的虫体数量也显著下降，包括最终能够感染人的子孢子阶段，最终严重影响了疟疾传播的效率。
该研究通过表观转录组组学分析，结合疟原虫基因功能研究，首次绘制了疟原虫 m5C 甲基化修饰为标志的表观转录组图谱，并揭示了这种转录后修饰对疟原虫有性生殖的调控作用及机制，不仅为全面理解疟原虫有性生殖调控机制提供了新的理论，而且为阻断疟疾阻断的新药或疫苗研制提供一个新靶点。
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