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在昏睡病原体中发现新的弱点

2019-04-27 14:47:18 • 来源：

锥虫是单细胞寄生虫，其引起诸如人类非洲昏睡病和动物中的Nagana等疾病。但它们也被用于基础研究，作为研究基本生物学问题的模型系统。伯尔尼大学的研究人员现在研究了锥虫在细胞分裂过程中如何将其“发电厂”平均分配给子细胞。发现的机制可能为药物干预开辟新的途径。

在昏睡病原体中发现新的弱点

锥虫可以在人类中引起毁灭性疾病：非洲的昏睡病，南美洲的恰加斯病以及最近的欧洲。它们也可以影响动物，并导致非洲牛的Nagana。对于这些疾病仍然没有合适的疗法。由伯尔尼大学细胞生物学研究所的Torsten Ochsenreiter教授领导的研究人员研究了线粒体，即单细胞锥虫的“发电厂”，现在发现它们在细胞中的表现与人类的细胞发电植物不同。分裂。该研究结果还有助于开发针对寄生虫引起的疾病的新药。

线粒体是细胞中的小的独立单元，其也充当发电厂并为生物体提供能量。线粒体最初是独立的细菌，大约15亿年前被细胞整合。在它们共存期间，细菌作为发电厂进一步并进一步整合到细胞中，这表明电厂的构建计划越来越多地从细菌基因组转移到宿主细胞中。

今天，几乎整个线粒体结构都存储在宿主细胞的基因组中。“几乎完全 - 因为线粒体仍然保留了一点自主权，”该研究的主要作者，伯尔尼大学细胞生物学研究所的Anneliese Hoffmann解释说。“他们在自己的基因组中仍然拥有发电厂的一些基本组成部分。”如果一个细胞今天分裂，它不仅必须确保复制自己的基因组并在子细胞中平均分配，而且线粒体基因组也是如此。相应地传递。迄今为止，所需的结构和机制基本上没有被描述。伯尔尼大学与牛津布鲁克斯大学(英国)合作的三个研究小组现已解码部分机制。他们使用革命性的高分辨率技术，即所谓的“受激发射耗尽(STED)显微镜”。

创新的显微镜

锥虫非常适合作为生命科学中的模型系统，因为它们只有一个非常大的线粒体，只有一个巨大的基因组。人体细胞通常具有数百至数千个线粒体，每个线粒体具有几个基因组。锥虫中这种非常简单的线粒体设置类似于15亿年前的情况，并且允许分析细胞发育到它们的现状。此外，线粒体的大小及其基因组在显微镜分析中都是有利的。“最后，在细胞分裂过程中跟踪单个线粒体和线粒体基因组比在同一时间跟踪数百甚至数千个更容易，”细胞生物学研究所的Torsten Ochsenreiter说。

在他们的研究中，伯尔尼的研究小组使用了一种新的显微镜，这使他们能够以低于50纳米的分辨率观察锥虫及其线粒体。在这里，他们可以观察到细胞分裂过程中线粒体基因组的分布。“我们成功地详细描述了锥虫细胞分裂过程中线粒体基因组分布所需的机制，”Ochsenreiter说。这包括机器中组件的精确顺序，它们的大小以及相互作用。他们发现细胞开始构造，然后将每种成分逐一添加到机器中。与先前研究的生物不同，锥虫似乎已经开发出大多数模块，专门用于它们在线粒体基因组分布机器中的功能。

适用于其他疾病

“随着基础研究的发现，该研究还提供了新技术，这些技术也可以应用于未来的其他生物，”Ochsenreiter解释说。例如，可以在一些人类疾病中研究线粒体基因组错误分布的原因，例如肌肉疾病或甚至特定形式的癌症。“但在寄生虫和人类的分布机器中发现的差异对于开发针对人类和动物的锥虫引起的昏睡病和其他疾病的新药特别感兴趣。”

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