摘要:
印第安纳大学医学院的研究人员发现了一种危险的寄生虫如何在宿主细胞内复制,同时保持稳定的营养供应:它需要被运送。
弓形虫是一种单细胞寄生虫,可以感染任何动物,包括人类。多达三分之一的人通过接触猫粪或被污染的食物或水而被感染。虽然这种寄生虫只能在免疫功能低下的人群中引起急性疾病,但这种感染是永久性的,并与精神分裂症和愤怒等神经系统疾病有关。
寄生虫可以侵入体内几乎所有类型的细胞。一旦进入,它就开始呈指数级分裂,这需要大量的资源。寄生虫从宿主细胞中提取复制所需的大部分营养物质,包括精氨酸等必需氨基酸。由于精氨酸从宿主细胞中迅速耗尽,研究人员希望知道寄生虫从哪里获得更多的氨基酸,以促进其扩展到数百个物种。
在美国国立卫生研究院资助的一项合作研究中,微生物学和免疫学教授Bill Sullivan博士和生物化学和分子生物学教授Ronald Wek博士确定了弓形虫感染后两小时内的细胞饥饿应激反应。这项研究由沙利文和威克实验室的博士后研究员利奥奥古斯托领导。他使用各种突变宿主细胞来识别一种称为GCN2的蛋白质,这种蛋白质被激活是因为寄生虫消耗了宿主细胞提供的精氨酸。
Augusto绘制了GCN2激活后的事件级联图,使他发现被弓形虫感染的宿主细胞在其细胞表面表达了更多被称为CAT1的精氨酸转运蛋白。CAT1将更多的精氨酸带入感染细胞,因此弓形虫可以继续暴饮暴食。
这些发现表明,受感染的宿主细胞可以感觉到它们的营养正在耗尽。忽略寄生虫的生长,宿主细胞无意识地添加精氨酸来弥补损失。对寄生虫的生长和复制重要的蛋白质(如GCN2)的鉴定可能成为治疗细胞内病原体的有希望的新药物靶标。
沙利文说:"在细胞内生活和生长的病原体面临着特殊的挑战。""细胞中的病原体必须在没有警告的情况下复制,但为了生长,它们需要从宿主那里窃取营养。我们的研究表明,弓形虫只有劫持宿主细胞中已建立的饥饿反应,才能获得更多的营养。"
寄生虫这样做是故意的还是一个不幸的意外,仍然是一个挥之不去的问题。奥古斯托的工作似乎暗示了后者,因为精氨酸摄入不足的寄生虫不会在宿主细胞中引起强烈的饥饿反应。
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