研究人員捕獲致命瘧疾感染的關(guān)鍵

由研究所研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個國際小組已經(jīng)可視化了世界上最致命的瘧疾寄生蟲惡性瘧原蟲(Plasmodium falciparum)用于進(jìn)入和感染人體血細(xì)胞的獨特分子“關(guān)鍵”。這一突破為科學(xué)家提供了設(shè)計抗擊普遍寄生蟲的疫苗所需的缺失信息。這一發(fā)現(xiàn)代表了一個重要的里程碑，因為瘧疾寄生蟲每年導(dǎo)致超過50萬人死亡，并且還沒有一種有效的疫苗來保護(hù)它。

今天在Nature上發(fā)表的這項研究由Walter和Eliza Hall研究所的Alan Cowman教授和Wilson Wong博士以及Howard Hughes醫(yī)學(xué)研究所的Janelia研究園區(qū)(美國)和丹麥的ExpreS2ion Biotechnologies公司的合作者領(lǐng)導(dǎo)。

感染的“關(guān)鍵”

首次使用諾貝爾獎獲得的低溫EM(低溫電子顯微鏡)技術(shù)實現(xiàn)了寄生蟲引起感染的第一個三維圖像。Cowman教授說，“關(guān)鍵”是三種寄生蟲蛋白質(zhì)的復(fù)合物 - 稱為Rh5，CyRPA和Ripr - 它們共同作用以解鎖并進(jìn)入細(xì)胞。

“這種復(fù)合物對于瘧疾寄生蟲進(jìn)入細(xì)胞并導(dǎo)致感染的能力至關(guān)重要。通過這些新信息，我們現(xiàn)在可以更好地瞄準(zhǔn)寄生蟲，因為我們了解它如何起到感染血液的作用。“捕獲蛋白質(zhì)復(fù)合物的第一個圖像 - 以驚人的清晰度顯示出它的外觀 - 是鰻魚研究領(lǐng)域的'尤里卡'時刻，”他說。

這些發(fā)現(xiàn)具有重要意義，因為瘧疾寄生蟲進(jìn)入人體紅細(xì)胞能夠快速生長，繁殖和擴散; 引發(fā)嚴(yán)重癥狀，如發(fā)燒，發(fā)冷，不適，腹瀉和嘔吐。了解寄生蟲如何進(jìn)入細(xì)胞開辟了阻止寄生蟲感染人類并阻止疾病和傳播循環(huán)的機會。

第一次看到

由Cowman教授領(lǐng)導(dǎo)的墨爾本團隊通過遺傳工程寄生蟲DNA和提取蛋白Rh5和CyRPA為該研究準(zhǔn)備了樣品。第三種蛋白質(zhì)Ripr由生物技術(shù)公司ExpreS2ion生產(chǎn)。

Wong博士說，'Rh5 / CyRPA / Ripr'復(fù)合物的三維圖像是使用世界上最先進(jìn)的低溫電子顯微鏡Titan Krios在Howard Hughes醫(yī)學(xué)研究所的Janelia研究園區(qū)獲得的。“我們與美國同事一起，從不同角度獲得了數(shù)十萬幅復(fù)合體圖像。“在高功率計算的幫助下，我們能夠?qū)⑦@些組合在一起，揭示了Rh5 / CyRPA / Ripr復(fù)合物的第一個高分辨率三維圖像 - 這是寄生蟲引起感染能力的關(guān)鍵，”黃博士說。

'藍(lán)圖'使疫苗成為可能

Cowman教授表示，新結(jié)構(gòu)為研究人員提供了設(shè)計針對惡性瘧原蟲寄生蟲的有效疫苗的關(guān)鍵信息。“我們現(xiàn)在擁有設(shè)計疫苗所需的信息，為免疫系統(tǒng)提供有關(guān)如何阻止瘧疾寄生蟲的準(zhǔn)確說明。

“如果我們能夠阻止蛋白質(zhì)復(fù)合物的形成，惡性瘧原蟲就永遠(yuǎn)不會擁有感染人體血細(xì)胞所需的鑰匙，”他說。“讓這一發(fā)現(xiàn)變得有益，因為它為我們邁出了重要的一步，希望有朝一日能夠?qū)崿F(xiàn)消滅瘧疾的最終目標(biāo)。”

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