台湾地区中央大学王健家教授领导的研究团队成功解开弓形虫(Toxoplasma gondii)如何利用单一酵素处理两种不同转运核糖核酸(tRNA)的谜团,这项突破性成果登上国际期刊《EMBO Reports》,并为未来研发新型抗寄生虫药物提供崭新方向。
弓形虫是一种会感染人类和动物的常见寄生原虫,全球约三分之一人口曾经感染弓形虫。多数人感染后症状轻微,但对孕妇和免疫力低下者却可能造成严重甚至致命的后果。弓形虫体内除了有细胞核及粒线体,还有一个特殊的胞器,叫做「顶质体」,就像粒线体和叶绿体一样,能自行制造部分蛋白质,对弓形虫的生存非常重要。

解开ProRS谜团
在蛋白质合成过程中,有一种关键酵素叫「脯胺酸-tRNA 合成酶」(简称 ProRS),它的功能是帮助脯胺酸这种胺基酸正确接到对应的tRNA上,作为制造蛋白质的原料。自然界有两种版本的 ProRS,各自负责处理不同形式的tRNA。例如在人类细胞中,细胞质内有一种版本,粒线体内则是另一种,两者辨识的tRNA截然不同。令人惊讶的是,弓形虫体内竟然只有一种 ProRS,却同时拥有两种不同型态的tRNA,分别存在于细胞质及顶质体中,这种奇特的现象一直令科学家百思不得其解。
中央大学生命科学系教授王健家与统计研究所教授曾议宽合作,发现弓形虫的 ProRS 能同时跑到细胞质及顶质体内,并且拥有前所未见的「一酵素双模式」能力,能用两种不同的模式分别对应细胞质及顶质体内不同型态的tRNA。这是目前科学界首度发现一种ProRS酵素能同时催化两种tRNA,颠覆了过去对这类酵素专一性的认知。
有助开发新一代抗寄生虫药物
研究团队进一步使用一种已知能抑制ProRS的药物─常山酮进行实验。结果显示,当弓形虫ProRS 与不同tRNA作用时,对药物的敏感程度差异竟超过五倍,显示酵素的立体结构会因对象不同而产生不同的变化。这项发现为未来精准设计针对ProRS的药物提供了重要线索。
中央大学这项研究不但解开了弓形虫蛋白质合成的运作机制,也有望成为开发新一代抗寄生虫药物的起点,迈向副作用更低、选择性更高的治疗方式。未来能更有效对抗弓形虫以及其他类似的寄生虫疾病,守护更多人的健康。
|