生物体经常从头开始创造生命所需的东西。
对于人类来说，这个过程意味着创造生存所需的最基本的化合物。但并非所有生物都具有这种能力，例如导致疟疾的寄生虫，估计到 2022 年将影响 2.49 亿人。
弗吉尼亚理工大学农业与生命科学学院的研究人员发现，通过阻止疟疾寄生虫清除脂肪酸(一种必需的营养物质)，它就无法再生长。
“这一突破的关键是我们能够开发出一种疟疾寄生虫的筛查方法并阻止这一过程，”生物化学副教授兼该项目首席研究员迈克尔·克伦巴(Michael Klemba)说。 “虽然还处于起步阶段，但结果可能为抗击疟疾的新方法打开大门。”
疟疾是由寄生虫在人体红细胞中复制时引起的，它依靠清除而不是创造来满足其对脂肪酸的需求。许多脂肪酸是通过代谢一类称为溶血磷脂的宿主脂质获得的。然而，科学家们并不知道寄生虫如何从宿主脂质中释放脂肪酸。
弗吉尼亚理工大学的研究小组对受感染的红细胞进行了实验，发现了可以阻止寄生虫获取所需脂肪酸的化学物质。研究人员发现，两种酶有助于分解宿主脂质，释放寄生虫所需的脂肪酸。这些酶在不同的地方起作用：一种在红细胞外部起作用，另一种在寄生虫内部起作用。
当科学家去除这两种酶时，他们发现寄生虫很难获得所需的脂肪酸，并且无法生长良好。当宿主脂质是唯一可用的脂肪酸来源时尤其如此。当这两种酶停止工作时，无论是通过改变寄生虫的基因还是通过使用药物，寄生虫都无法在人类血液中生长。
这表明分解宿主脂质(称为溶血磷脂酰胆碱)以获得脂肪酸对于疟疾寄生虫在我们体内的生存至关重要，而针对这两种酶可能是对抗疟疾的新方法。
该研究今天发表在《美国国家科学院院刊》上，由美国国立卫生研究院拨款、美国农业部哈奇资助以及弗吉尼亚理工大学生物化学系资助。
奠定基础
2017 年的一项研究表明，当宿主体内的溶血磷脂酸水平下降时，疟原虫(恶性疟原虫)就会转化为一种可以被蚊子吸收的形式。恶性疟原虫在宿主红细胞或红细胞中复制时会引起疟疾，并依靠清除而不是合成或产生化合物来满足其对脂肪酸的需求。
克伦巴说，这似乎是一个重要的环境线索，而且还有证据表明宿主脂质是脂肪酸的首选来源。
“代谢途径是什么还不清楚，”他说。 “如果我们能够证明这些代谢途径是有用的，那么这将对该领域做出重要贡献。”
对于克伦巴来说，这是一个需要回答的重要问题，他的实验室和学生处于一个独特的位置来回答这个问题。两名研究生参与了该项目：Jiapeng Liu '23(现为罗格斯大学博士后学者)和 Christie Dapper(弗吉尼亚理工大学前教授)。刘是主要作者，凯瑟琳·菲克作为研究专家协助该项目。
“有两种酶对于这个过程非常重要：一种在寄生虫内部，另一种被输出到宿主细胞中，”克伦巴说。 “这不是典型的代谢过程，因为它们通常在寄生虫内进行。为什么寄生虫发现将其中一种酶放入宿主体内很有用?我们有一些想法，这可能与宿主修饰有关，这可能是寄生虫一旦建立起来就会重塑红细胞。”
研究人员发现，仅去除这两种酶中的一种(他们将其命名为 XL2 和 XLH4)并没有任何作用。两者都必须被去除以抑制寄生生长。
未来的工作
这一发现有一些局限性：该研究仅使用培养皿进行，通常称为体外培养。研究人员还不确定用于抑制这两种酶的化合物是否有毒。
克伦巴解释说，预计会有一定程度的毒性，并且可以通过设计方法消除这些化合物的毒性。
“但这可能是一个重大挑战，”他说。
与此同时，这一发现可能为疟疾的治疗打开大门。
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