研究揭示了帮助疟疾寄生虫接管人体红细胞的机制

来自加州大学洛杉矶分校和华盛顿大学圣路易斯分校的研究人员发现了以前未知的机制，即疟原虫引起疟疾的蛋白质如何被输出到人类红细胞中，这一过程对寄生虫在人类中存活至关重要。这一发现可为疟疾的新疗法铺平道路。

在今天发表在“自然”杂志上的研究中，研究人员揭示了出口蛋白质的疟原虫易位子的原子结构，或PTEX，即将这些疟疾蛋白质转运到红细胞中的蛋白质复合物。该研究还提供了蛋白质在PTEX中移动的第一个直接证据。

“多年来，科学家们假设PTEX负责运输这些疟疾蛋白，”Z. Hong Zhou说，微生物学，免疫学和分子遗传学教授，加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所纳米机械电子成像中心主任，谁领导了这项研究。“直到现在，我们才知道它是如何运作的。”

疟疾是一种传染病，通过受感染的蚊子叮咬传染给人们。它每年影响超过2亿人，每年导致近50万人死亡。

当人被咬伤时，疟原虫寄生虫会侵入人体红细胞并带走一部分红细胞膜，在自身周围形成一个保护性隔室或液泡。

“正常的红细胞过于简单，无法提供足够的营养来支持积极生长的寄生虫，”加州大学洛杉矶分校的研究生兼该研究的第一作者何志敏说。“每个寄生虫基本上都生活在一个空仓库中，必须产生数百种疟疾'效应'蛋白，才能将红细胞重塑成一个家。”

PTEX充当守门人;没有它，效应蛋白就会被困在液泡中。何和她的同事想要准确了解PTEX如何将蛋白质输送到红细胞中。

为了找到答案，华盛顿大学的研究人员首先在实验室中培养了人体血液中的疟疾寄生虫。在加州大学洛杉矶分校，Ho从寄生虫中提取PTEX，并在零摄氏度以下190度迅速冻结它们。从那里，她使用称为低温电子显微镜或cryoEM的方法拍摄PTEX粒子的图像。在这项技术中，科学家使用电子显微镜击中受试者 - 在这种情况下，PTEX粒子 - 用电子束，并用专门的相机捕获产生的二维图像。

Ho然后使用计算机算法将2-D图像组合成高分辨率3-D模型，为团队提供了原子级PTEX整体形状的首次视图。他们发现PTEX由三种蛋白质组成，就像分子机器一样。

“第一个PTEX蛋白是驱动转运蛋白的引擎;它展开寄生虫蛋白并将它们穿过剩余的两个PTEX蛋白，”加州大学洛杉矶分校David Geffen医学院的研究科学家Pascal Egea说，他是该研究的共同领导者。 。“中间的蛋白质就像是一个将发动机连接到最后一种蛋白质的适配器，它的形状像一个漏斗，可以通过红细胞。”

仔细观察三维模型，团队发现了一个更令人兴奋的发现。

“当我们收获寄生虫时，他们正处于生命周期的正确位置，他们正在积极地将效应蛋白运输到红细胞中，”何说。“我们很高兴能够发现未被折叠的蛋白质被困在PTEX中。这为我们提供了直接的证据，证明PTEX直接负责输出效应蛋白。”

随着持续抗击抗药性疟疾寄生虫的兴起，科学家们希望他们的研究结果可以帮助推动针对PTEX的急需新药的开发，并防止其正常运作。

对周来说，寻找新的疟疾治疗方法是一项非常个人化的使命。

“我小时候，我的妈妈几乎死于疟疾，”他说。“我们的研究可以为疟疾带来新的救命疗法，这是非常令人欣慰的。”