浆蛋白IX and X as drug targets: putting a stop to the erythrocyte hijack

已经发现,特定于疟疾寄生虫的酶家族的两名成员参与了逃避红细胞和入侵另一个酶的过程。

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抗疟药

疟疾寄生虫与药物治疗之间的历史关系始终达到耐药性的发展。虽然曾经被认为是反对的最终武器疟原虫,,,,对青蒿素衍生药物的抗药性的证据已经出现,因此必须发现新型药物和药物靶标。良好的抗疟疾应针对寄生虫生物学的基本过程,对人类宿主无毒(我们是务实的)。

疟疾寄生虫的主要特征之一(疟原虫)生命周期是人类红细胞中侵袭,繁殖和出口的多个周期,这些周期引起了疾病的特征症状,例如环状发烧。显然,在寄生虫最脆弱(不受宿主细胞中的保护)时,针对出口/入侵机制,不仅对疾病的严重程度,而且对疾病的传播产生巨大影响。

出口和入侵

一旦进入红色血细胞,寄生虫从环到滋养体的成熟,最后是schizont,产生16-24(用于恶性疟原虫)梅罗佐伊斯(Merozoites)进行入侵。Merozoites的释放,称为流出,是一个两步的过程。寄生虫液泡(包围了梅罗寄生虫)和红细胞膜的降解。新的红细胞入侵仅需10-30秒,涉及对红细胞膜,依恋,重新定位和进入的认识(有关此过程的详细审查,请参阅审查艾伦·考曼(Alan Cowman)及其同事)。与入侵和出口有关的许多蛋白质都包装成梅罗佐伊特人,rhoptries(入侵)和外部(Egress)的两个主要分泌细胞器。

有趣的是,韵律和外部不限于疟原虫物种,但也可以在其他Apicomplexans中找到,它们在入侵过程中具有相似的作用(有关更多细节,请参阅评论Tobili Sam-Yellowe)。因此,在疟疾寄生虫中发现发现与其他寄生虫疾病有关。

浆蛋白

浆蛋白是一群疟原虫特异性,天冬氨酸蛋白酶酶,其中有10种同工型(PMI-X)。PMI-IV在消化液泡中发现,对于寄生虫生存并不是必不可少的。PMV,PMIX和PMX是在红细胞阶段表达的唯一其他纤溶酶。PMV是必不可少的,已经是药物开发。PMIX和PMX已显示在晚期的Schizont/Merozoites中表达,它们的潜在参与出口侵入过程一直是两项最近两项研究的重点Paco Pinoand colleagues andArmiyaw Nasamu和同事。这两项研究都是该博客的主题,使用类似的方法来表征PMIX和PMX,支持它们作为药物靶标的验证,并提出了两个新型抑制剂49C和CWHM-117。

有条件敲门和化学抑制

研究特定蛋白质重要性的最直接方法之一是将其去除并查看后果(例如英国退欧!)。由于两组未能产生敲除,因此推断蛋白质具有重要功能,因此他们使用了条件敲低(KD)方法,可在特定药物治疗下阻止蛋白质表达。两支球队都为PMIX和Pino生成了KD,并且同事产生了PMX KD。有趣的是,当未表达PMIX时,寄生虫可以像往常一样流出,但能够侵入新的红细胞。另一方面,不存在PMX会导致出口减少,进一步降低了侵袭。双KD对出口有类似的作用,但在入侵中有7倍的障碍。显然,此类特征是理想的药物目标。

调查结果摘要

什么值得保持?
PMIX参与入侵

·有条件的kd正常发展为分段的裂变,正常出现,但与对照组相比,新入侵的红细胞中只有25%的环阶段寄生虫

·标记Rhoptry的局部PMIX

·没有在配子细胞中表达(无论如何在此阶段无需入侵新的红细胞!)

PMX参与入侵和出口

·有条件的KD防止寄生虫出口以及新的入侵(对仅射入50%入侵的新红细胞的寄生虫)

·将局部pmix标记为外部

作者还试图识别这些蛋白酶的靶标。与它们的定位PMX KD一致,降低了外部蛋白sub-1的加工(PMIX KD无效),并且可以预见,PMIX KD影响了Rhoptry蛋白RAP1的加工(PMX KD无效)。作者分析了表中所示的PMIX和PMX KDS中的许多其他外ememe,Microneme,Rhoptry和Merozoite表面蛋白。

蛋白质 表型 Localization
PMIX KD pfasp 处理受损 罗普利
PFRAP1 前体积累 罗普利
PFRH5 没有效果 罗普利
PfRiPR 没有效果 罗普利
PFP113 没有效果 梅罗洛岩表面
pfcyrpa 较低的分泌物 Microneme
PFAMA1 没有效果 Microneme
PFSUB1 没有效果 Exoneme
PFSERA5 没有效果 Exoneme
PFMSP1 没有效果 寄生虫液泡
PMX KD PFAMA1 由PMX裂开 Microneme
PFSUB1 处理受损 Exoneme
PFSERA5 前体积累 Exoneme
PFMSP1 前体积累 寄生虫液泡
PMIX和PMX KD后分析的不同蛋白质

抗质蛋皮蛋白药物

如我们所见,PMIX和PMX的缺失会阻止寄生虫发育受损或入侵新的红细胞。这样的功能将成为良好的药物目标。两个研究小组都测试了体式蛋白酶抑制剂,49C(PINTO组)和CWHM-117(NASAMU组)。他们注意到与KD寄生虫相似的出口和入侵表型。有趣的是,当寄生虫出口前49C被去除时,寄生虫通常会侵入新的红细胞(要牢记未来的药物设计)。49C药物也已测试体内as well as on other疟原虫阶段(在潜在药物方面没有限制)。他们可以看到针对肝细胞和配子细胞出口的效率,并干扰处理塞尔托斯蛋白在Ookinete中(所有这些听起来都很适合进行广泛的抗疟药)。

靶向血浆蛋白块寄生虫发育的药物
49c ·治疗是时间依赖的(如果去除得太早或添加得太晚,则无效)

·从红细胞和肝细胞中堵塞寄生虫出口体内(啮齿动物疟疾,P. Berghei在小鼠中)和卵形或卵囊形成(如果在配子发生过程中进行治疗)

CWHM-117 ·堵塞红细胞的出口和入侵

· Combination of KD and inhibitor completely blocked egress

·可以口服CWHM-117(在小鼠中显示,但这是一个开始)

结论

通过这两项研究,寄生虫的质子蛋白酶(IX和X)在寄生虫进入并进入红细胞的关键事件中的作用已得到强调。新型药物靶标提供了一个令人兴奋的机会,可以瞄准整个寄生虫生命周期的多个阶段。靶向这些蛋白质的两种药物显示出有趣的结果,但是它们必须采取的短时间(在寄生虫出口和入侵新红细胞)之间仍然是一个棘手的细节。

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