從結(jié)構(gòu)上揭示瘧原蟲接管人紅細胞的機制

瘧疾是一種傳染病，通過被瘧原蟲感染的蚊子叮咬傳播給人們。它每年影響2億多人，而且每年導(dǎo)致近50萬人死亡。當(dāng)被蚊子叮咬時，瘧原蟲入侵人紅細胞，獲取紅細胞膜的一部分，并在它的自身周圍形成一種保護性的區(qū)室，即液泡（vacuole）。

正常的紅細胞過于簡單而無法提供足夠的營養(yǎng)物來支持活躍生長的瘧原蟲。侵入紅細胞中的每個瘧原蟲就像是生活在一個空倉庫中，必需產(chǎn)生數(shù)百種瘧原蟲“效應(yīng)”蛋白將紅細胞重塑為一個適合生長的家。瘧原蟲輸出蛋白轉(zhuǎn)運體（Plasmodium translocon of exported proteins, PTEX）是將這些瘧原蟲蛋白運輸?shù)郊t細胞中的蛋白復(fù)合物。PTEX起著門衛(wèi)的作用；若沒有它，這些效應(yīng)蛋白就會被困在液泡中。但是迄今為止，科學(xué)家們并不知道PTEX如何參與將這些蛋白運輸?shù)郊t細胞中。

在一項新的研究中，來自美國加州大學(xué)洛杉磯分校和華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員在實驗室中利用人血液培養(yǎng)瘧原蟲。他們從這些瘧原蟲中提取出PTEX，并在零下190攝氏度快速將它凍結(jié)。他們利用一種被稱作低溫電鏡（cryoEM）的技術(shù)獲得PTEX顆粒的圖片。也因此，他們**在原子水平下解析出PTEX的結(jié)構(gòu)。他們發(fā)現(xiàn)PTEX是由三個蛋白組成的，像分子機器那樣發(fā)揮作用。相關(guān)研究結(jié)果于2018年8月27日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Malaria parasite translocon structure and mechanism of effector export”。論文通信作者為加州大學(xué)洛杉磯分校的Z. Hong Zhou和Pascal F. Egea。論文**作者為加州大學(xué)洛杉磯分校的Chi-Min Ho。

PTEX中的**個蛋白是驅(qū)動蛋白運輸?shù)囊妫凰屵@些瘧原蟲效應(yīng)蛋白解折疊，并讓它們穿過PTEX中的剩余兩個蛋白。位于中間的一個蛋白就像是一個適配器，將這個引擎連接到最后的一個在形狀上類似于漏斗的蛋白上，從而允許將這些效應(yīng)蛋白運輸?shù)郊t細胞中。

Ho說，“當(dāng)我們收集瘧原蟲時，它們正處于它們的生命周期的一個特定時刻，在這個時刻，它們活躍地將這些效應(yīng)蛋白運輸?shù)郊t細胞中。我們高興地發(fā)現(xiàn)未折疊的蛋白被困在PTEX內(nèi)部。這就為我們直接的證據(jù)表明PTEX直接負責(zé)運輸這些效應(yīng)蛋白。”

隨著人們持續(xù)地抵抗耐藥性性瘧原蟲的興起，這些研究人員希望他們的研究結(jié)果可能有助于促進開發(fā)靶向PTEX的急需新藥并阻止它正常地發(fā)揮功能。