据EurekAlert网站2005年7月28日报道,美国冷泉港实验室的研究人员成功确定了促使疟原虫入侵红血球的关键蛋白质分子结构,这一发现为合理化抗疟药物设计和疫苗开发揭开了新篇章。
全球每年临床疟疾病例约为4亿例,死亡人数达200万,其中超过80%的死亡者为儿童。疟疾通过蚊子叮咬传播,蚊子体内的恶性疟原虫被释放到被咬者的血液中。经过最初的感染阶段后,人体内会产生大量裂殖子(merozoites),随后这些裂殖子入侵红血球,引发临床症状甚至死亡。
疟原虫入侵红血球的主要途径之一是裂殖子表面的EBA-175蛋白与红血球表面的载糖蛋白A(glycophorin A)受体结合。如果裂殖子从肝细胞释放到血液后无法及时入侵红血球,就会死亡。因此,研究EBA-175与载糖蛋白A的结合机制对推动疟疾治疗具有重要意义。
研究人员使用X射线结晶学方法确定了EBA-175蛋白中一个关键部分——称为“RII结构域”的原子结构。结果显示,RII的两个分子以类似“握手”的形式结合,形成二聚体,整个形状如同一个带有两个孔的炸面包圈。
为了精确确认与载糖蛋白A结合的RII表面结构,研究人员将RII与多糖分子共结晶。他们发现,载糖蛋白A受体上的多糖分子是RII与载糖蛋白A结合所必需的,也是疟原虫入侵红血球的关键。每个RII二聚体与六个多糖分子结合,这些多糖分子被夹在两个RII分子之间。这表明RII的“握手”形式有助于疟原虫蛋白更易附着在红血球的载糖蛋白A受体上。因此,利用药物或疫苗阻止RII的这种交叉作用,可有效阻断载糖蛋白A受体与疟原虫蛋白的结合,从而阻止疟疾感染。
为验证这一发现,研究人员制备了改良型RII蛋白,预计能阻止RII形成握手形状或与多糖结合。结果显示,所有改良型RII蛋白均无法与红血球结合,这证实了通过药物或疫苗阻断RII交叉作用和多糖结合可有效治疗疟疾的假设。
冷泉港实验室结构生物学家Leemor Joshua-Tor表示:“目前,我们已经能够精确确定疟原虫蛋白中真正起作用的部位,这样研究人员就可以设计专门药物。EBA-175蛋白及其相关分子在疟原虫中是唯一的,因此这类药物或疫苗可以发挥最佳作用。”