瘧疾寄生蟲如何保護(hù)自己免受發(fā)燒的影響

巴塞羅那，2021 年 8 月 16 日-。根據(jù)由“la Caixa”基金會支持的巴塞羅那全球健康研究所 (ISGlobal) 領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究，一種名為 PfAP2-HS 的基因使瘧原蟲能夠抵御宿主的不利條件，包括發(fā)熱的溫度。 .這項(xiàng)發(fā)表在《自然微生物學(xué)》上的研究解決了一個(gè)長期存在的問題，即寄生蟲如何應(yīng)對環(huán)境變化。

惡性瘧原蟲感染是人類最嚴(yán)重的瘧疾形式之一，其特征是周期性發(fā)燒(每次完成一個(gè)無性繁殖周期，寄生蟲被釋放到血液中)。這是因?yàn)榘l(fā)燒是我們身體對病原體做出反應(yīng)的一個(gè)重要因素，因?yàn)樗鼤绊懠?xì)胞蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性并有助于減少寄生蟲負(fù)擔(dān)。反過來，大多數(shù)生物體具有抵御溫度升高的防御機(jī)制：熱休克蛋白 (HSP) 的表達(dá)，其充當(dāng)伴侶。

“在大多數(shù)真核生物中，從酵母到哺乳動物，這些蛋白質(zhì)的表達(dá)取決于一種稱為 HSF1 的高度保守的轉(zhuǎn)錄因子，”ISGlobal 的 ICREA 研究員兼研究協(xié)調(diào)員Alfred Cortés解釋說。“然而，瘧疾寄生蟲——也是真核生物——缺乏 HSF1 基因，盡管我們知道它們可以在高溫下存活，”他補(bǔ)充道。

在這項(xiàng)研究中，Cortés 和他的團(tuán)隊(duì)著手研究瘧疾寄生蟲如何在不存在 HSF1 的情況下調(diào)節(jié)其對更高溫度(或熱休克)的反應(yīng)。他們觀察到，在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的惡性瘧原蟲細(xì)胞系在暴露于 41.5ºC 的溫度時(shí)失去了生存能力，這是由于他們將其命名為 PfAP2-HS 的基因發(fā)生了突變。.他們表明，PfAP2-HS 作為一種轉(zhuǎn)錄因子，通過與它們各自的啟動子(即基因的“開關(guān)按鈕”)結(jié)合來激活熱休克蛋白 hsp70-1 和 hsp90 的表達(dá)。他們還表明，缺乏 PfAP2-HS 基因的工程寄生蟲不僅在暴露于較高溫度時(shí)存活率較低，而且在 37ºC 的“正常”溫度下生長也減少。

該研究的第一作者Elisabet Tintó-Font說：“這意味著，除了在保護(hù)性熱休克反應(yīng)中的作用外，PfAP2-HS 對于維持寄生蟲在基礎(chǔ)溫度下的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性也很重要。”此外，由于蛋白質(zhì)平衡的改變，惡性瘧原蟲中 PfAP2-HS 的缺失導(dǎo)致寄生蟲對抗瘧藥青蒿素的敏感性更高。

研究小組在所有分析的瘧原蟲物種中都發(fā)現(xiàn)了 PfAP2-HS 的同源物，即使在那些感染小鼠且不會引起發(fā)燒的瘧原蟲中也是如此。“這表明，至少在這些物種中，AP2-HS 精心策劃的反應(yīng)可以保護(hù)宿主免受其他不利條件的影響，”科爾特斯說。“這是瘧原蟲中描述的第一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，能夠調(diào)節(jié)對包括發(fā)燒在內(nèi)的不利宿主條件的反應(yīng)。PfAP2-HS 充當(dāng)“管弦樂隊(duì)指揮”，協(xié)調(diào)參與反應(yīng)的其他蛋白質(zhì)，”他補(bǔ)充道。

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