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昏睡病寄生虫使用各种代谢门路,引起亚洲昏睡

克莱姆森大学的一个研究小组希望保护人类和其他哺乳动物免受非洲昏睡病的衰弱甚至致命影响。

根据12月27日英国邓迪大学David Horn的开放获取期刊PLOS Pathogens及其同事发表的一项研究,称为锥虫的寄生原生动物利用一种叫做糖异生的意外代谢途径合成糖。作者指出,这种代谢灵活性对于适应环境条件和哺乳动物宿主组织的存活可能是必不可少的。

科学学院遗传学和生物化学系克莱姆森教授詹姆斯·莫里斯说,研究这种疾病的原因是至关重要的,因为尽管已经研究了采采蝇传播非洲昏睡病100多年,潜在的寄生虫的成功在很大程度上仍然是一个谜。

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全球彩票网址登录,“有关寄生虫如何在苍蝇中生长和发育然后传播给人类和其他哺乳动物的问题有很多问题,”克里姆森真核病原体创新中心的莫里斯说。

锥虫导致人类昏睡病和动物非洲锥虫病,这是一系列破坏性但被忽视的热带病,影响牛,其他牲畜和马。寄生虫的哺乳动物阶段在血流中循环,这是一种营养丰富的环境,具有恒定的温度和pH以及高葡萄糖浓度。血流形式的非洲锥虫被认为完全依赖于称为糖酵解的代谢途径,其使用葡萄糖作为底物,用于ATP产生。与此观点相反,Horn及其同事表明,血流形式的锥虫可以使用甘油进行ATP生成和糖原异生

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最近在美国微生物学会的mSphere网站上发表了一篇题为“葡萄糖信号在多形性非洲锥虫分化过程中对营养物适应的重要”的论文。它侧重于“告诉”寄生虫的生物线索

作者表明,即使是在葡萄糖和甘油存在下生长的野生型寄生虫,也使用两种底物并具有活性糖异生。此外,哺乳动物感染性寄生虫组装致密的表面糖蛋白外壳,其聚糖组分包含来自甘油的碳。因此,糖异生可用于驱动代谢和代谢物生物合成。结果显示锥虫表现出代谢灵活性和适应性,这可能是多宿主组织环境中存活所必需的。这组作者说,在设计代谢靶向治疗时应考虑这一发现。

  • 非洲锥虫 - 在从宿主移动到寄主时改变生命周期阶段。

作者补充说:“这项研究结果挑战了一项持续超过30年的教条;这些寄生虫仅依靠葡萄糖和糖酵解在其哺乳动物宿主中产生能量。”

“发生的关键事情之一是,当寄生虫漂浮在血液中时,它会感知它的邻居并说'哦,我们中有很多人',并且变成了一种准备去的不同形式如果苍蝇碰巧咬那个人的话就成了一只苍蝇,“莫里斯说。“那种在飞行中为生命做好准备的形式并没有增长

  • 它不是一种成长形式 - 它真的坐在那里,等待被苍蝇占领。然而,一旦它进入苍蝇,它就会开始增长它变成了一种可以生活在苍蝇中的形态,那就是昆虫阶段的形式,或者说是循环形式。“

该团队努力解开寄生虫知道何时生长和何时不生长的机制。

莫里斯说:“什么是神秘的,仍然是一个谜,寄生虫真的知道它在哪里。”“事实证明,如果你采取生活在苍蝇中并将其注入哺乳动物的形式,它会被哺乳动物的免疫系统立即杀死。因此,寄生虫真的必须在识别其环境方面做得非常好。”

正如该研究的名称所示,该团队专注于糖或葡萄糖,作为寄生虫改变方式的可能线索。

“我们一直怀疑糖是原因,但很难证明,”莫里斯说,所以研究小组研究了寄生虫以某种方式监测环境中葡萄糖的可能性。

“我们觉得,如果寄生虫正在监测那些糖,知道什么时候它已经变成苍蝇就不会有意思,因为当有大量的糖时,寄生虫会认为'我在哺乳动物中',并且当没有糖,寄生虫认为'哦,我在苍蝇',“莫里斯说。“我们发现,如果你摄取寄生虫并几乎完全去除葡萄糖,它们仍然活着,这是:A,非常令人惊讶,因为它们非常依赖糖;但是B,它们也迅速变成了可以活在苍蝇中。“

这一发现开启了治疗的可能性,可以化解人类可能致命的非洲昏睡病的爆发。

“这是理解这条路径的第一步,并试图将寄生虫与药物混淆,”莫里斯说,“这样,当他们在你的血液中时,也许你可以给他们一种药物让他们想'哦,没有葡萄糖周围,我应该成为昆虫阶段,“他们将被杀死。”

最近成为布法罗大学博士后研究员之前,莫里斯实验室的博士生Yijian Qiu是该论文的第一作者。邱的研究重点是生物 - 环境的相互作用和不同生物之间的相互作用。

“这就是为什么我找到关于T. brucei如何与环境如此迷人地交流的博士项目,”邱说。“我认为结果中最激动人心的部分是我们发现葡萄糖是大多数生物体最常见的能量来源,实际上可以成为细胞发育的信号,或者是致死寄生虫不同阶段的增殖抑制剂。在解决寄生虫领域长期争论的过程中发现了这一点:环境葡萄糖是否在T. brucei从哺乳动物寄主到昆虫载体的分化过程中发挥作用。

虽然最近没有人类在人类中爆发非洲昏睡病,但莫里斯表示,科学家们必须继续释放这种疾病的秘密。

“目前,我说每年这个星球上的疾病确实不到1万例,但在我们的一生中肯定存在流行病的水平,所以它来来去去,”他说。

在人类和动物中,非洲昏睡病需要发烧,头痛,关节疼痛和瘙痒。寄生虫最终会进入大脑,导致行为改变,混乱和协调不良。它也可以扰乱睡眠周期,因此它的名字。没有治疗,昏睡病通常是致命的。

但是,虽然疾病数量目前尚未达到人类的流行水平,但其他哺乳动物的情况却并非如此。

莫里斯说:“问题实际上是在动物身上它没有受到控制,它对撒哈拉以南非洲的农业和追求产生了真正的灾难性影响。”

莫里斯已经研究了26年来围绕非洲昏睡病的谜团,他说许多问题仍未得到解决。

“我们希望利用这种新的理解,”莫里斯说。“接下来的问题是,寄生虫如何测量葡萄糖,它如何知道它会消失?有几种可能性

  • 可能超过一对 - 但我们认为发生的一件事是寄生虫有一种在它的表面某处可以评估糖的受体,它可以评估那里有什么样品,并且说好了,那里有糖或者那里没有糖。现在所有这些都缺失了。

“我认为我们有基因工具来理解所有这些是如何联系起来的,”他补充说,“所以我认为这是下一个重要的步骤。”

除了Morris和Qiu之外,作者还有Jillian Milanes,Jessica Jones,Rooksana Noorai和Vijay Shankar,他们在研究和撰写论文期间都与Clemson有关。Morris认为Noorai和Shankar在Clemson的基因组学和计算生物学实验室的工作,没有它,“我们不会有深入的洞察力。”

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