晚餐中有危险的大脑寄生虫'命令'

印第安纳大学医学院的研究人员发现,危险的寄生虫如何在宿主细胞内复制时保持稳定的营养供应:它需要分娩。

弓形虫(Toxoplasma gondii)是一种单细胞寄生虫,能够感染任何动物,包括人类。通过接触猫粪或受污染的食物或水,高达三分之一的人感染。尽管寄生虫仅在免疫受损的人中引起急性疾病,但感染是永久性的,并且与精神分裂症和愤怒症等神经疾病有关。

寄生虫几乎可以侵入体内所有类型的细胞。进入内部后,它开始以指数方式划分,这个过程需要大量资源。寄生虫从宿主细胞中提取复制所需的大部分营养素,包括精氨酸等必需氨基酸。由于精氨酸很快从宿主细胞中耗尽,研究人员希望了解寄生虫获得更多氨基酸的位置,以促进其扩增至数百种。

在由美国国立卫生研究院资助的一项合作研究中,微生物学和免疫学教授Bill Sullivan,博士和生物化学与分子生物学教授Ronald Wek博士确定了弓形虫感染后2小时内发生的细胞饥饿应激反应。该研究由Sullivan和Wek实验室的博士后研究员Leo Augusto领导,他使用各种突变宿主细胞来识别一种名为GCN2的蛋白质被激活,因为寄生虫消耗宿主细胞的精氨酸供应。Augusto绘制了GCN2激活后的级联事件,使他发现感染弓形虫的宿主细胞在其细胞表面表达更多的精氨酸转运蛋白CAT1。CAT1为受感染的细胞带来更多的精氨酸,因此弓形虫可以继续狂欢。

这些发现表明感染的宿主细胞可以感知到它们的营养物质被耗尽不知道它们内部生长的寄生虫,宿主细胞不知不觉地装备了更多的精氨酸以弥补损失。对于寄生虫生长和复制很重要的蛋白质如GCN2的鉴定可以作为治疗细胞内病原体的有希望的新药物靶标。

“在细胞内生长和生长的病原体面临着特殊的挑战,”沙利文说。“细胞内病原体必须复制而不会引起警报,但为了生长,它们需要从宿主中提取营养物。我们的研究表明,弓形虫只是通过劫持已经存在于宿主细胞中的饥饿反应而获得额外的营养。”

寄生虫是故意这样做还是发生了意外事故仍然是一个挥之不去的问题。Augusto的工作似乎暗示了后者,因为缺乏精氨酸摄取的寄生虫在宿主细胞中没有引起强烈的饥饿反应。