一項新的研究表明，導(dǎo)致瘧疾的寄生蟲表達的基因編碼了它們在生命后期需要的蛋白質(zhì)，兩種不同的方案被用來防止這些蛋白質(zhì)在需要之前被真正制造出來。制備這些基因的mRNA是非常危險的：能量非常昂貴，蛋白質(zhì)的過早產(chǎn)生可能會使寄生蟲不具有傳染性。然而，當(dāng)寄生蟲在蚊子和人類宿主之間傳播時，這種策略允許寄生蟲對不可預(yù)測的變化做出快速反應(yīng)。了解這些“翻譯抑制”方案可以幫助研究人員發(fā)現(xiàn)它們的弱點，這些弱點可以用于對抗瘧疾的新策略。
這項研究由賓夕法尼亞州立大學(xué)、西雅圖系統(tǒng)生物學(xué)研究所、約翰霍普金斯大學(xué)和華盛頓大學(xué)的科學(xué)家團隊進行，并于2019年10月31日發(fā)表在《自然通訊》雜志上。
賓夕法尼亞州立大學(xué)生物化學(xué)和分子生物學(xué)助理教授、這項研究的領(lǐng)導(dǎo)者之一斯科特林德納說：“瘧原蟲的生命周期非常復(fù)雜，它在蚊子和人類宿主之間來回傳播?！眻F隊?！凹纳x無法預(yù)測這些傳播何時會發(fā)生，因此它們需要能夠快速做出反應(yīng)，以應(yīng)對環(huán)境的變化。我們知道寄生蟲是如何為從人類跳到蚊子做準(zhǔn)備的，但直到現(xiàn)在，還沒有人系統(tǒng)地研究過寄生蟲是如何為從蚊子變成人類做準(zhǔn)備的。”
根據(jù)2018年世界衛(wèi)生組織《世界瘧疾報告》，瘧原蟲每年感染2億人，導(dǎo)致約40萬人死亡。當(dāng)它從受感染的哺乳動物身上獲得血粉時，它會進入蚊子體內(nèi)。在蚊子體內(nèi)，雌雄寄生蟲融合，最終在蚊子的胃里產(chǎn)生卵囊。在卵囊內(nèi)，這些寄生蟲將進一步轉(zhuǎn)化成數(shù)千個感染微弱的子孢子。當(dāng)卵囊破裂時，子孢子穿過蚊子的血液，鉆入蚊子的唾液腺。當(dāng)蚊子吃下一頓飯時，它們可以傳播回哺乳動物。在從卵囊進入唾液腺的過程中，子孢子的傳染性增加了1萬倍。
研究團隊從卵囊和唾液腺中產(chǎn)生并純化了大量的子孢子，然后利用最新的基于質(zhì)譜的RNA測序和蛋白質(zhì)組學(xué)，對雞蛋中的所有mRNA和蛋白質(zhì)進行了鑒定。每個階段。他們在約氏瘧原蟲(一種感染小鼠且在實驗室中更容易處理的瘧疾寄生蟲)和惡性瘧原蟲(一種導(dǎo)致大多數(shù)瘧疾相關(guān)死亡的人類傳染性寄生蟲)中都做到了這一點。
林德納說：“約氏瘧原蟲通常是實驗室研究的首選，因為我們可以很容易地在整個生命周期中追蹤它，但它可能不同于惡性瘧原蟲?！薄巴ㄟ^研究這兩者，我們可以確定這些過程的保守程度，以及在感染不同宿主的寄生物種中，是否存在表現(xiàn)出相似行為的特定mRNA或蛋白質(zhì)?！?
通過這項研究，研究人員證明了子孢子可以利用類似人體傳播給蚊子的寄生蟲的方案，產(chǎn)生其生命周期下一階段所需基因的mRNA，但隨后會主動抑制其翻譯成蛋白質(zhì)。這種方式的翻譯抑制了多達四分之三最豐富的基因。
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