Abstract Microsporidia are obligate intracellular parasites that infect a wide variety of hosts, including humans. Microsporidian spores possess a unique, highly specialized invasion apparatus involving the polar filament, polaroplast and posterior vacuole. During spore germination, the polar filament is discharged out of the spore forming the hollow polar tube that transports the sporoplasm components including nucleus into the host cell to achieve the invasion. Due to the complicated topological changes occurring in this process, the formation of sporoplasm is unclear. Here, electron microscopy observation and DiI staining confirmed that during spore germination, a large number of vesicles derived from the polaroplast, nucleus and other cytoplasm were transported out via the polar tube. Meanwhile, the posterior vacuole and plasma membrane remained in the empty spore coat. In addition, there was no DiI-labeled membrane around the nucleus in mature spores, whereas a DiI-labeled limit membrane wrapping nucleus was found at the tip of the extruded polar tube, suggesting that the membrane of sporoplasm was formed outside the mature spore. Two Nosema bombycis sporoplasm surface proteins (NbTMP1 and NoboABCG1.1) were located at the polaroplast in mature spores, in the extruded polar tube and on the sporoplasm membrane, which indicated that the polaroplast transported via the polar tube finally became the limiting membrane of the sporoplasm. Golgi-tracker green and Golgi marker protein syntaxin 6 were also found the same model, which was consistent with the transported polaroplast derived from Golgi transformed into the novel sporoplasm membrane during spore germination. Importance Microsporidia, obligate intracellular pathogenic organisms, cause huge economic losses in agriculture and even threaten human health. The key to successful infection of microsporidia is its unique invasion apparatus which includes the polar filament, polaroplast and posterior vacuole. When the spore is activated to geminate, the polar filament uncoils and undergoes a rapid transition into the hollow polar tube that will transport the sporoplasm components including nucleus into a host cell to achieve the invasion. Knowledge of structure difference between polar filament and polar tube, the process of cargo transport in extruded polar tube, and the formation of the sporoplasm membrane are still poorly understood. Herein, we verify that the polar filament evaginates to form the polar tube, which serves as a conduit for transporting elongated nucleus and other sporoplasm components. And we confirm that the transported polaroplast finally transforms into the novel sporoplasm membrane during spore germination. Our study provides new insights into the cargo transportation process of polar tube and origin of the sporoplasm membrane, which serve as foundations for clarifying the microsporidian infection mechanism.

太平洋白腿虾（Litopenaeus vannamei）和小龙虾（Procambarus clarkii）是世界上生产力最高的水生动物。小孢子虫小肠细胞瘤（EHP）是一种细胞内孢子形成单细胞寄生虫，导致南美白乳杆菌生长受阻，在大多数对虾养殖国造成了严重的经济损失。在这项研究中，我们发现生活在EHP爆发的虾塘中的野生P. clarkii在临时实验室培养后排泄白色粪便。有症状的小龙虾的肝胰腺（HP）颜色较浅，严重萎缩。H&E染色显示肝胰腺和肠道均有组织病变，细胞的细胞质中填充了簇状微孢子虫孢子。使用 EHPptp2 和两个微孢子虫通用引物组的 PCR 证明了 EHP 存在于 P. clarkii 的肝胰腺、肠道和白色粪便中。通过qPCR检测EHPptp103/104 ng HPgDNA的2-50拷贝的EHP载量。通过间接免疫荧光试验（IFA）和透射电子显微镜（TEM）观察克拉基假单胞菌肝胰腺中EHP的发育阶段和成熟孢子。考虑到南美白松和克拉氏松的大规模养殖、这两个物种之间的重叠养殖区域以及小龙虾在陆地和水上爬行的能力，我们的发现表明了小龙虾在EHP传播中的潜在作用，是小龙虾和虾养殖的预警。

The dual roles of baculovirus for the control of natural insect populations as an insecticide, and for foreign gene expression and delivery, have called for a comprehensive understanding of the molecular mechanisms governing viral infection. Here, we demonstrate that the Bombyx mori Niemann-Pick C1 (BmNPC1) is essential for baculovirus infection in insect cells. Both pretreatment of Bombyx mori embryonic cells (BmE) with NPC1 antagonists (imipramine or U18666A) and down-regulation of NPC1 expression resulted in a significant reduction in baculovirus BmNPV (Bombyx mori nuclear polyhedrosis virus) infectivity. Furthermore, we show that the major glycoprotein gp64 of BmNPV, responsible for both receptor binding and fusion, is able to interact predominantly with the BmNPC1 C domain, with an enhanced binding capacity at low pH conditions, indicating that NPC1 most likely plays a role during viral fusion in endosomal compartments. Our results, combined with previous studies identifying an essential role of hNPC1 in filovirus infection, suggest that the glycoprotein of several enveloped viruses possess a shared strategy of exploiting host NPC1 proteins during virus intracellular entry events.

Abstract Microsporidia are a group of intracellular pathogens that actively manipulate host cell biological processes to facilitate their intracellular niche. Apoptosis is an important defense mechanism by which host cell control intracellular pathogens. Microsporidia modulating host cell apoptosis has been reported previously, however the molecular mechanism is not yet clear. In this report, we describe that the microsporidia Nosema bombycis inhibits apoptosis of Bombyx mori cells through a secreted protein NbSPN14, which is a serine protease inhibitor (Serpin). An immunofluorescent assay demonstrated that upon infection with N. bombycis , NbSPN14 was initially found in the B. mori cell cytoplasm and then became enriched in the host cell nucleus. Overexpression and RNA-interference (RNAi) of NbSPN14 in B. mori’ embryo cells confirmed that NbSPN14 inhibited host cell apoptosis. Immunofluorescent and Co-IP assays verified the co-localization and interaction of NbSPN14 with the BmICE, the caspase 3 homolog in B. mori . Knocking out of BmICE or mutating the BmICE-interacting P1 site of NbSPN14, eliminated the localization of NbSPN14 into the host nucleus and prevented the apoptosis-inhibiting effect of NbSPN14, which also proved that the interaction between BmICE and NbSPN14 occurred in host cytoplasm and the NbSPN14 translocation into host cell nucleus is dependent on BmICE. These data elucidate that N. bombycis secretory protein NbSPN14 inhibits host cell apoptosis by directly inhibiting the caspase protease BmICE, which provides an important insight for understanding pathogen-host interactions and a potential therapeutic target for N. bombycis proliferation. Author Summary Microsporidia constitute a class of eukaryotic pathogens that exclusively reside within host cells. The species Nosema bombycis is the first microsporidian identified as the pathogen of silkworm Pébrine disease. In our research, we discovered how N. bombycis cleverly evades the host’s defenses. It has developed a strategy to survive inside host cells by manipulating host cell apoptosis, disarming the host cell’s self-destruct mechanism. In this study, we discovered that the N. bombycis secretes a serine protease inhibitor named NbSPN14, which infiltrates the cytoplasm of the host cell. The NbSPN14 interacts with the executioner Caspase protease BmICE within the silkworm’s apoptotic pathway, effectively neutralizing its apoptoic activity and thus curbing the apoptosis of the host cells.