研究人类免疫系统如何抗击疟疾的科学家发现了一种罕见的现象

最近发表在《科学进展》上的这项新研究表明，抗体协同作用可导致寄生虫细胞表面上的蛋白质将其锁定为螺旋状构象，如宽螺旋形开瓶器，从而阻止了该寄生虫在人宿主中的生命周期。 ，因此可以防止感染。

斯克里普斯研究教授和该研究的相应作者安德鲁·沃德(Andrew Ward)博士说：“最初的图像非常出色，使我们对如何识别延伸的表面肽有了初步见解。”“ CryoEM非常适合解决这种结构，并为解决其他类似问题打开了大门。为了帮助制作有效的疫苗，我们需要了解抗体识别这种典型的柔性肽的正确方式。”

该研究是国际上为改进最先进的疟疾疫苗(称为RTS，S)而进行的一项国际努力，该疫苗已在临床试验中。根据疫苗方案的不同，目前候选疫苗的有效性约为25%至50%，但是每年仍有数十万人死于疟疾，研究人员正在寻找重新设计或重新配制疫苗的方法。

为此，位于加州斯克里普斯研究中心(Scripps Research)的科学家正在研究在给RTS，S疫苗注射时人体产生的抗体。他们对与疟原虫生命周期早期结合并能抵抗感染的抗体特别感兴趣，以及这些抗体是否模仿自然感染产生的抗体。

“如果能够阻止人类的最初阶段，就可以阻止寄生虫的整个生命周期，” Scripps Research的研究助理，该研究的第一作者乔纳森·托雷斯(Jonathan Torres)说。

已知这些保护性抗体可与疟疾的环子孢子蛋白结合，后者是寄生虫表面上最丰富的蛋白，但没人能清楚地了解它们的作用方式。了解这些抗体的工作方式可能有助于指导可激发相同抗体反应的疟疾疫苗的设计。该技术称为合理疫苗设计。

利用一种称为冷冻电子显微镜(EM)的成像技术，科学家们获得了与环子孢子蛋白结合的抗体的第一张图像。该研究的第一作者，Scripps Research的研究助理David Oyen博士说，他对低温EM结构的发现感到惊讶。

蛋白质的形状一直很难描绘，因为在蛋白质中心有一个大的低复杂性区域，该区域由许多四个氨基酸重复组成，使蛋白质具有松散，灵活的形状。Oyen认为抗体会“像绳子上的珠子”那样结合到该区域。

相反，cryo-EM结构显示环子孢子蛋白的重复区被锁定为螺旋结构，其中11个抗体片段(Fab311)从其结合位点伸出，由两个重复组成，并从细长螺旋切线辐射。

更令人惊讶的是，抗体之间的接触赋予了螺旋稳定性。Oyen说：“就好像它们将武器链接在一起形成一个更强大的综合体。”据科学家所知，这是首次通过稳定的抗体间接触阐明了环子孢子蛋白重复区的三维结构。Oyen说：“仅由于该蛋白质上的多个序列重复，才可能实现这些抗体之间的接触。”

“这种结构非常令人兴奋-早在几年前就已经通过实验发现了四个氨基酸重复序列，形成了一个β-转角，并且多个重复序列被预测为螺旋型结构，但是这种结构与原来的结构有很大不同斯克里普斯研究中心汉森结构生物学教授，综合结构与计算生物学系系主任，该研究的共同通讯作者伊恩·威尔逊(Ian Wilson)DPhil说道。

该研究中与环子孢子蛋白一起显示的抗体只是该团队计划用cryo-EM成像的众多抗体之一。他们希望比较结构以查看保护性抗体是否具有任何功能。有些可能具有抗体间接触，有些可能没有。

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