布氏錐蟲（Trypanosoma brucei） - 一種在非洲熱帶地區(qū)引起昏睡病的昆蟲傳播的真核寄生蟲 - 是一組被稱為kinetoplastids的單細(xì)胞生物的最著名的代表。屬于該群體的物種對(duì)人和其他哺乳動(dòng)物中的許多潛在致命感染負(fù)責(zé)，這些感染難以有效治療。其中包括錐蟲T. cruzi ，一種在南美洲大部分地區(qū)特有的病原體。最近一項(xiàng)研究揭示，在T.brucei中存在一種必需的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)途徑。這一發(fā)現(xiàn)為針對(duì)寄生蟲引起的感染的特異性療法開發(fā)提供了希望。調(diào)查結(jié)果發(fā)表在《Nature Communications》雜志上。

（圖片來(lái)源： Sabine Bachmaier）

蛋白激酶A（PKA）是一種在植物以外的幾乎所有有核（真核）生物中發(fā)現(xiàn)的酶，它在細(xì)胞對(duì)外部信號(hào)的反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。在幾乎所有的真核生物中，PKA的酶活性依賴于分子cAMP的結(jié)合，cAMP與蛋白質(zhì)的調(diào)節(jié)亞基結(jié)合。 PKA對(duì)于Kinetoplastida的存活也是必不可少的，因?yàn)樗驯蛔C明可以靶向細(xì)胞分裂，細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和發(fā)育。然而，所有努力證明cAMP和PKA活動(dòng)之間的聯(lián)系都失敗了。 “多年來(lái)我們已經(jīng)知道，布氏錐蟲中發(fā)現(xiàn)的PKA不能被cAMP激活，但已發(fā)表的文獻(xiàn)中有一些相互矛盾的報(bào)道，”作者解釋說(shuō)。

在該研究中，研究人員開發(fā)了一項(xiàng)測(cè)試，使他們能夠檢測(cè)活體錐蟲細(xì)胞中的PKA活性。與他們?cè)缙诘脑嚬軐?shí)驗(yàn)一樣，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)通過化學(xué)或遺傳手段改變細(xì)胞內(nèi)cAMP水平時(shí)，PKA活性沒有變化。 “根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們與一家為一家小公司工作的化學(xué)家合作，測(cè)試了一系列化學(xué)化合物，我們已經(jīng)確定這些化合物可能是激酶的替代調(diào)節(jié)劑，”作者說(shuō)。該搜索鑒定了許多能夠激活典型體型PKA的候選分子。 “然后我們從這一組中選擇了最有效的候選者，并通過適當(dāng)改變其化學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化其性能，”Boshart說(shuō)。通過這種方式，我們獲得了一種化合物，它可以作為酶的特異性和高效活化劑。“

借助于3-D結(jié)構(gòu)分析，他們繼續(xù)表明，活化劑與調(diào)節(jié)亞基中的錐蟲酶結(jié)合，cAMP與其他真核生物的PKAs結(jié)合。然而，結(jié)合口袋的詳細(xì)結(jié)構(gòu)在兩種蛋白質(zhì)之間不同。這些差異只涉及兩到三個(gè)氨基酸取代，但這些變化足以確保cAMP不再適合 ，而合成的替代品可以整齊地填充空腔。

利用這些替代活化劑，可用于探測(cè)PKA在Kinetoplastida中的功能并鑒定酶的靶蛋白。此外，從治療的觀點(diǎn)來(lái)看，結(jié)果非常令人感興趣。通過適當(dāng)?shù)男揎棧纳x特異性激活劑可能轉(zhuǎn)化為錐蟲PKA的抑制劑，而不影響哺乳動(dòng)物宿主酶的功能。

資訊出處：Parasitology: Exotic signaling mechanism in pathogens

原始出處：Sabine Bachmaie et al. Nucleoside analogue activators of cyclic AMP-independent protein kinase A of Trypanosoma. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-09338-z