印第安纳大学医学院研究人员的一项研究揭示了弓形虫（Toxoplasma gondii）寄生虫如何制造它们所需的蛋白质，以便进入一种休眠状态，从而逃避药物治疗。该研究最近在《生物化学杂志》上以特别荣誉发表。
弓形虫是一种单细胞寄生虫，人们可以通过猫粪便、未洗的农产品或未煮熟的肉类感染。这种寄生虫已感染了全球约三分之一的人口，引起轻微疾病后，它会通过进入体内的囊肿中休眠来持续存在，包括大脑。弓形虫囊肿与行为变化和精神分裂症等神经疾病有关。当免疫系统减弱时，这些囊肿还可能重新激活，导致危及生命的器官损伤。虽然有药物可以将弓形虫病缓解，但无法清除感染。更好地了解寄生虫如何形成囊肿将有助于科学家找到治疗方法。
通过多年的合作研究，印第安纳大学医学院肖尔特教授比尔·沙利文博士和罗纳德·C·韦克博士展示了弓形虫是如何通过改变蛋白质的合成来形成囊肿的。蛋白质决定了细胞的命运，由mRNA编码。
“但mRNA可以在细胞中存在而不会被转化为蛋白质，”沙利文说。“我们已经证明，弓形虫在转换为囊肿时会切换哪些mRNA被转化为蛋白质。”
主要作者维沙卡·戴伊博士是印第安纳大学医学院的一名博士后研究员，也是沙利文实验室的成员，她研究了名为BFD1和BFD2的基因的所谓引导序列，这两个基因对于弓形虫形成囊肿都是必需的。
“mRNA不仅编码蛋白质，而且它们以一个引导序列开始，该序列包含何时将mRNA转化为蛋白质的信息，”戴伊说。所有mRNA在其引导序列的开头都有一个称为帽的结构。核糖体，即将mRNA转化为蛋白质的分子机器，会结合到帽上并扫描引导序列，直到找到开始合成蛋白质的正确代码。
“我们发现，在囊肿形成过程中，BFD2是在核糖体结合帽并扫描引导序列后被转化为蛋白质的，这符合预期，”戴伊说。“但BFD1并不遵循这一常规。它的产生不依赖于mRNA的帽，与其他大多数mRNA不同。”
研究团队进一步表明，只有在BFD2结合到BFD1 mRNA引导序列中的特定位点后，BFD1才会被转化为蛋白质。
沙利文说，这是一种称为无帽依赖翻译的现象，更常见于病毒。
“在具有与我们相似细胞结构的微生物中发现这一点令人惊讶，”沙利文说。“这说明了这种蛋白质生产系统在细胞进化中的古老性。我们也感到兴奋，因为参与其中的成分在人类细胞中不存在，这使它们成为潜在的药物靶点。”
《生物化学杂志》将这项新研究列为“编辑精选”论文，这些论文代表了期刊出版物中被评委认为质量异常高且对读者普遍感兴趣的精选论文。
“这篇论文描述了一种机制，通过这种机制，引起人类弓形虫病的寄生虫可以应对压力并使寄生虫得以生存，”德克萨斯大学西南医学中心的《生物化学杂志》副主编乔治·N·德马蒂诺博士说。“这一机制的发现为治疗这些感染提供了基础。此外，类似的机制在癌症中也很重要，这表明它可能是多种人类疾病的治疗靶点。”
该研究的其他合著者包括印第安纳大学医学院的迈克尔·霍姆斯博士和马特乌斯·S·巴托斯博士。这项工作得到了美国国立卫生研究院和肖尔特基金会的资助。
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