JPR: 給你講述發生在弓形蟲上神秘的修飾

2020-12-17 生物谷

溫州醫科大學與杭州景傑生物公司研究人員在2014年11月 《Journal of Proteome Research》上發表了一項最新的研究成果,題為"Systematic Identification of the Lysine succinylation in the Protozoan Parasite Toxoplasma gondii"。該研究首次在弓形蟲(Toxoplasma gondii)裡系統性的鑑定琥珀醯化蛋白質組並闡釋了它的功能。

蛋白質翻譯後修飾(PTM)是一種動態的、可逆的蛋白質化學修飾,它在蛋白質加工和成熟過程中起著重要的作用。越來越多的研究表明賴氨酸琥珀醯化修飾作為更能實質性改變蛋白質的化學性質的修飾,例如改變蛋白生理PH條件,進而促進基質蛋白的結構和功能的調整。然而目前寄生蟲的琥珀醯化相關研究尚屬空白,這引起了研究人員的興趣。而作為單細胞真核生物弓形蟲可以導致人體患弓形蟲病的寄生蟲已經導致全球有接近30%人口被感染,被研究人員廣泛關注所以被作為實驗對象。

該研究利用琥珀醯化抗體(PTM Biolabs)親和富集LC-MS/MS技術在弓形蟲中共鑑定到147個琥珀醯化修飾蛋白質,425個琥珀醯化位點。通過生物信息學分析研究人員首次發現5個獨特的琥珀醯化胺基酸序列motif。同時揭示了琥珀醯化修飾在弓形蟲生理活動中的重要性,發現弓形蟲中琥珀醯化修飾與乙醯化修飾相互交蓋。

總之,本研究通過高通量蛋白質修飾譜分析方法,全面了解弓形蟲的琥珀醯化修飾譜及功能分析。為了解弓形蟲和其他頂復亞門動物的代謝合成提供了新思路。

說到弓形蟲,人們可能會首先想到貓咪,以及這種寄生蟲給孕婦帶來的風險。而實驗室研究表明,這種小小的寄生蟲或許能激發免疫系統,在未來的癌症治療中大顯身手。

弓形蟲(Toxoplasma gondii)是一種單細胞寄生蟲,它們在貓咪的腸道裡活得最開心,但在其他溫血動物中也同樣能存活。在世界各地都可以看到弓形蟲的身影,它們會影響到世 界上三分之一的人口。大多數人在感染弓形蟲時都沒有什麼明顯的症狀,不過也有人會出現類似流感的病症。然而,在免疫系統出現缺陷的人當中,它也可能引起嚴 重的感染。

弓形蟲:天然抗癌劑?

健康的免疫系統會對入侵體內的弓形蟲產生積極的響應,而這種免疫反應與對抗腫瘤所需的免疫反應有相似之處。

"從生物學角度來看,這些寄生蟲為我們找到了一種刺激產生對抗癌症的免疫反應的途徑。"達特茅斯蓋澤爾醫學院微生物與免疫學教授大衛?布齊克(David J. Bzik)這樣說到。

在對弓形蟲做出反應時,機體會產生自然殺傷細胞(natural killer cells,NK細胞,是人體固有免疫系統的一部分,因其非專一性的細胞殺傷作用而得名)和細胞毒性T細胞(T淋巴細胞的一種,即CD8+T細胞,具有細 胞殺傷作用,可消滅受感染的細胞),這些免疫細胞也可以對抗腫瘤細胞。腫瘤可以抑制體內的免疫防禦反應,而如果引入弓形蟲,則可以起到激發免疫系統的作用。

"這和其他以微生物為基礎的免疫治療策略截然不同,"高級研究員芭芭拉?福克斯(Barbara Fox)表示。"我們的弓形蟲突變株可以重新啟動免疫系統,依靠它們自然的力量來清除腫瘤細胞。"

把弓形蟲變成"癌症疫苗"

當然,直接向癌症患者注射弓形蟲自然不夠安全,因此布齊克和福克斯等人便製造了"cps",一種用於免疫治療的癌症疫苗。基於這種寄生蟲的生化代謝 途徑,研究者們破壞了弓形蟲體內的一個基因,由此獲得了一種可以在實驗室生長,但在動物和人體環境中都無法繁殖的品種(尿嘧啶營養缺陷型)。即使在免疫缺 陷的宿主當中,cps也同樣適用。

"侵襲性腫瘤往往就像高速移動的失控列車。Cps則是非常微小但強力的英雄,它可以抓住列車,停住腫瘤進展的腳步,並且使它們縮小直至消失。"布齊克這樣說。

實驗室研究取得初步成功

在已發表的實驗室研究中,來自蓋澤爾醫學院的研究者在小鼠模型中測試了cps對極具侵襲性的黑色素瘤和卵巢癌的效果,結果發現這種免疫療法帶來了意想不到的高生存率。

"cps帶來了令人驚訝的對抗癌症的效果,"布齊克說,"它用獨特的方式溝通了腫瘤與免疫細胞,打破了癌症對免疫系統的壓制。"

前途光明的個體化癌症免疫療法

這種對抗癌症的新武器還可以為特定的患者量身定製。"在將cps療法轉化到臨床應用的過程中,我們設想它會被引入到從患者體內分離的細胞中,然後這些攜帶著cps的'特洛伊木馬細胞'會被重新輸送到患者體內,產生對抗腫瘤細胞的免疫反應,並預防復發。"布齊克說。

福克斯和布齊克表示,在cps離開實驗室進入臨床之前,還有很多研究需要進行。他們正在研究cps的作用機制和分子靶點,來更好地解釋它究竟是如何發揮作用的。

"利用cps進行癌症免疫治療給新的癌症治療帶來了難以置信的希望。" 布齊克說。

注意:這一結果不代表養貓/感染弓形蟲能預防癌症,日常生活中還是要預防弓形蟲感染的哦

弓形蟲依靠其獨特肌動蛋白的滑行運動形式,幾乎能夠感染所有的有核細胞,滑動是跨越生物屏障與入侵宿主細胞以及從宿主細胞出來的主要運動方式。

Plattner等人的最新研究表明,弓形蟲中的Profilin蛋白是肌動蛋白動力的調製器,它是調節寄生蟲動力的關鍵蛋白,同時又是Toll樣 受體激動劑,刺激白介素-12產生和調節宿主先天免疫反應。封面圖片顯示了蟲空泡在成纖維細胞含有複製弓形蟲速殖子。這種寄生蟲主要表面抗原SAG1已經 被抗體染色,表現為紅色。

頂配位寄生蟲顯示出肌動蛋白依賴型的滑行運動,這種滑行運動是跨越生物屏障與入侵宿主細胞的關鍵。其中肌動蛋白聚合的主要貢獻者是 Profilins蛋白,而弓形蟲擁有可以被宿主先天免疫系統中Toll樣受體11(TLR11)識別的Profilin蛋白。Plattner等人通過 一系列巧妙的方法幹擾弓形蟲Profilin蛋白的相應基因,讓Profilin蛋白無法在細胞內生長,而必須通過滑行運動入侵宿主細胞,然後從宿主細胞 出來,對實驗小鼠產生毒性。

研究發現,缺乏Profilin蛋白的寄生蟲不能在胞外誘導依賴型TLR11的產生,也無法刺激胞內防禦性的宿主細胞因子白細胞介素-12產生 TLR11。因此,Profilin蛋白可以使宿主細胞從兩方面感染弓形蟲,也就是說,Profilin就像細菌的鞭毛一樣,在為寄生蟲的滑行運動提供動 力的同時,還是宿主細胞先天免疫系統識別的微生物配體。

相關研究論文發表在2月14日的《細胞-宿主與微生物》(Cell Host & Microbe)上。(生物谷Bioon.com)

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