新研究揭示病原菌的信号传导机制
来源/作者:生物谷  日期:2019-04-15

布氏锥虫(Trypanosoma brucei) - 一种在非洲热带地区引起昏睡病的昆虫传播的真核寄生虫 - 是一组被称为kinetoplastids的单细胞生物的最着名的代表。属于该群体的物种对人和其他哺乳动物中的许多潜在致命感染负责,这些感染难以有效治疗。其中包括锥虫T. cruzi ,一种在南美洲大部分地区特有的病原体。最近一项研究揭示,在T.brucei中存在一种必需的细胞内信号传导途径。这一发现为针对寄生虫引起的感染的特异性疗法开发提供了希望。调查结果发表在《Nature Communications》杂志上。

蛋白激酶A(PKA)是一种在植物以外的几乎所有有核(真核)生物中发现的酶,它在细胞对外部信号的反应中起着至关重要的作用。在几乎所有的真核生物中,PKA的酶活性依赖于分子cAMP的结合,cAMP与蛋白质的调节亚基结合。 PKA对于Kinetoplastida的存活也是必不可少的,因为它已被证明可以靶向细胞分裂,细胞运动和发育。然而,所有努力证明cAMP和PKA活动之间的联系都失败了。 “多年来我们已经知道,布氏锥虫中发现的PKA不能被cAMP激活,但已发表的文献中有一些相互矛盾的报道,”作者解释说。

在该研究中,研究人员开发了一项测试,使他们能够检测活体锥虫细胞中的PKA活性。与他们早期的试管实验一样,他们发现当通过化学或遗传手段改变细胞内cAMP水平时,PKA活性没有变化。 “根据我们的实验数据,我们与一家为一家小公司工作的化学家合作,测试了一系列化学化合物,我们已经确定这些化合物可能是激酶的替代调节剂,”作者说。该搜索鉴定了许多能够激活典型体型PKA的候选分子。 “然后我们从这一组中选择了最有效的候选者,并通过适当改变其化学结构来优化其性能,”Boshart说。通过这种方式,我们获得了一种化合物,它可以作为酶的特异性和高效活化剂。“

借助于3-D结构分析,他们继续表明,活化剂与调节亚基中的锥虫酶结合,cAMP与其他真核生物的PKAs结合。然而,结合口袋的详细结构在两种蛋白质之间不同。这些差异只涉及两到三个氨基酸取代,但这些变化足以确保cAMP不再适合 ,而合成的替代品可以整齐地填充空腔。

利用这些替代活化剂,可用于探测PKA在Kinetoplastida中的功能并鉴定酶的靶蛋白。此外,从治疗的观点来看,结果非常令人感兴趣。通过适当的修饰,寄生虫特异性激活剂可能转化为锥虫PKA的抑制剂,而不影响哺乳动物宿主酶的功能。

【关键词】昆虫 蛋白激酶