昏昏欲睡的寄生蟲用糖偽裝自己
人們?cè)缇椭酪鸹杷〉牟≡w通過(guò)交換它們的表面蛋白來(lái)逃避免疫系統(tǒng)。但現(xiàn)在德國(guó)癌癥研究中心(DKFZ)的科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種逃避免疫系統(tǒng)的額外寄生蟲策略:他們將防御系統(tǒng)與糖混淆。外殼蛋白上的糖鏈阻止保護(hù)性抗體的結(jié)合,從而增加單細(xì)胞病原體的致病性質(zhì)。
非洲錐蟲是導(dǎo)致昏睡病的病原體,因其逃脫身體免疫防御的能力而臭名昭著。數(shù)十年來(lái),已經(jīng)知道阻止它們被免疫細(xì)胞完全破壞的技巧。單細(xì)胞寄生蟲被致密的相同蛋白質(zhì)層覆蓋,即所謂的可變表面糖蛋白(VSG)??贵w針對(duì)這些蛋白質(zhì),結(jié)果很大程度上消除了寄生蟲。然而,偶爾,個(gè)體病原體會(huì)完全改變其表面蛋白質(zhì)。要做到這一點(diǎn),他們只需切換到另一個(gè)VSG基因 - 他們有大約1000個(gè)可用。
“這就像穿上一件新外套,”德國(guó)癌癥研究中心(DKFZ)的免疫學(xué)家Nina Papavasiliou說(shuō)。以這種方式掩蔽的錐蟲不再被抗體識(shí)別。它們迅速繁殖,免疫系統(tǒng)最初控制的感染再次猛烈爆發(fā)。
“我們幾十年來(lái)一直認(rèn)為只有新VSG的修飾氨基酸構(gòu)件才能對(duì)逃避免疫系統(tǒng)的病原體負(fù)責(zé),”同樣在DKFZ的Erec Stebbins說(shuō)。“但現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)糖分子也發(fā)揮作用,使身體的免疫系統(tǒng)更難以應(yīng)對(duì)寄生蟲。”
斯特賓斯和他的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)使用X射線結(jié)構(gòu)分析檢查了各種VSG。在其中一個(gè)分子VSG3中,研究人員在面向免疫系統(tǒng)的“外部”發(fā)現(xiàn)了糖分子的結(jié)合位點(diǎn)。來(lái)自蘇格蘭鄧迪大學(xué)的Michael Ferguson進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),這些結(jié)合位點(diǎn)實(shí)際上含有大量不同的糖。
為了確定糖鏈?zhǔn)欠駥?duì)寄生蟲的增殖或免疫防御的成功產(chǎn)生影響,Papavasiliou周圍的科學(xué)家創(chuàng)造了錐蟲,其VSG3缺乏糖結(jié)合位點(diǎn)。雖然感染了正常錐蟲的小鼠很快就會(huì)死于感染,但是這些動(dòng)物在感染“無(wú)糖”錐蟲后仍能存活,并且能夠在幾天后完全消除其血液中的病原體。
用無(wú)糖,滅活的錐蟲接種疫苗,小鼠產(chǎn)生了保護(hù)性免疫反應(yīng)。然而,具有正常VSG的病原體的傳播不會(huì)引發(fā)任何疫苗接種保護(hù)。研究人員不僅在VSG3上發(fā)現(xiàn)了糖的結(jié)合位點(diǎn),而且還在許多其他VSG中發(fā)現(xiàn)了糖的結(jié)合位點(diǎn)。
“與VSG偶聯(lián)的糖鏈不會(huì)使免疫系統(tǒng)完全癱瘓。但它們顯然阻礙了它。除了轉(zhuǎn)換到新的VSG之外,不同的糖鏈?zhǔn)橇硪环N策略,寄生蟲使其免疫系統(tǒng)變得困難消除病原體,“Papavasiliou解釋說(shuō)。
研究人員還不能確切地說(shuō)出糖是如何阻礙免疫系統(tǒng)的。“它們可能部分覆蓋了抗體的結(jié)合位點(diǎn),”Stebbins推測(cè)并指出改變的糖分子也會(huì)影響癌細(xì)胞的免疫防御:“糖分子是免疫系統(tǒng)非常重要的識(shí)別結(jié)構(gòu)。這適用于防御微生物以及腫瘤的免疫防御。“
引起非洲昏睡病的病原體布氏錐蟲(Trypanosoma brucei)主要發(fā)生在西非和中非。采采蠅傳播的病原體攻擊中樞神經(jīng)系統(tǒng)并導(dǎo)致嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。沒(méi)有治療,感染可能導(dǎo)致死亡。報(bào)告病例的數(shù)量持續(xù)下降,在1999年至2015年期間下降了90%,從28,000例下降到2,800例患者
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