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科学家成功捕获恶性疟原虫感染红细胞的关键复合体结构 有望开发出新型疟疾疫苗

近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自霍华德休斯敦医学院的科学家们通过研究成功观察到恶性疟原虫进入并感染人类红细胞所使用的特殊关键分子的清晰结构,相关研究结果或能帮助研究人员设计新型疫苗来抵御流行性疟原虫的感染。本文研究具有重大意义,因为疟原虫每年在全球会引发50多万人死亡,而且目前并没有有效的疫苗来抵御疟疾的感染。

   

利用获得诺贝尔奖的低温电子显微镜技术,科学家们首次获得了寄生虫诱发感染的关键部位的三维结构,这种关键部位是由疟原虫三种特殊蛋白质组成的复合体,即Rh5CyRPARipr三种蛋白,其能互相协作来解开并进入机体的红细胞。研究者表示,这种复合体对于疟原虫进入细胞并诱发感染非常重要,基于获得的最新研究信息,研究人员或许就能以一种更好的方法来靶向作用疟原虫的感染,因为如今他们已经阐明了疟原虫感染红细胞的分子机制。

以较高地清晰度捕获这种关键蛋白复合体的第一张图像对于疟疾研究领域或许具有里程碑的意义,疟原虫进入红细胞后就能够加速生长、复制并且扩散,从而驱动感染者出现多种疾病症状,比如发烧、恶寒、乏力、腹泻和呕吐反应等,理解疟原虫进入红细胞的分子机制或能帮助研究人员开发新方法来阻断疟原虫感染人类机体以及其引发疾病和传播的周期。

这项研究中,研究人员通过对样本中的疟原虫DNA进行遗传工程化修饰,并提取Rh5CyRPA两种蛋白质,同时结合生物技术公司ExpreS2ion所开发的第三种蛋白质Ripr进行联合研究;研究者Wong说道,利用冷冻电子显微镜技术我们就能够观察到Rh5/CyRPA/Ripr三种蛋白复合体的3-D图像信息,同时我们还能从不同的角度来获得多种复合体成像结构。

在高性能计算技术的帮助下,研究人员还能将上述图像信息组合起来,首次揭示了一种高分辨率的Rh5/CyRPA/Ripr复合体3-D成像信息,相关信息对于疟原虫引发感染至关重要。

研究者Cowman教授说道,这种蛋白复合体的结构或能为研究人员提供关键的信息,帮助设计抵御恶性疟原虫感染的新型疫苗;目前我们正在利用相关信息来设计疫苗,从而给予机体免疫系统精准的指令来阻断疟原虫的感染。如果能够有效阻断疟原虫中蛋白复合体的产生,恶性疟原虫或许就无法有效对机体红细胞进行感染了。本文研究结果对于后期科学家们设计并开发多种抵御恶性疟原虫感染的新型疗法或能提供新的思路和希望。