필수 영양소를 차단하면 말라리아 기생충의 성장이 억제됩니다

살아있는 유기체는 종종 처음부터 생명에 필요한 것을 창조합니다.

인간의 경우, 이 과정은 생존에 필요한 대부분의 필수 화합물이 생성됨을 의미합니다. 그러나 2022년에 약 2억 4900만 명에게 영향을 미친 말라리아를 유발하는 기생충과 같이 모든 생명체가 이러한 능력을 갖고 있는 것은 아닙니다.

농업 및 생명 과학 대학의 버지니아 공대 연구원들은 말라리아 기생충이 필수 영양소의 일종인 지방산을 제거하는 것을 방지함으로써 더 이상 성장할 수 없다는 사실을 발견했습니다.

“이 획기적인 발전의 핵심은 우리가 말라리아 기생충에 대한 선별 방법을 개발하고 이 과정을 차단할 수 있었다는 것입니다.”라고 생화학 부교수이자 해당 프로젝트의 수석 조사관인 Michael Klemba가 말했습니다. “아주 초기 단계지만 이번 결과는 말라리아와 싸우는 새로운 방법의 문을 열 수 있습니다.”

말라리아는 기생충이 인간의 적혈구에서 복제하는 동안 발생하며 지방산에 대한 필요를 충족시키기 위해 생성하기보다는 청소에 의존합니다. 많은 지방산은 리소인지질이라고 불리는 일종의 숙주 지질을 대사하여 얻습니다. 그러나 과학자들은 기생충이 숙주 지질에서 지방산을 방출하는 방법을 알지 못했습니다.

버지니아 공대 연구팀은 감염된 적혈구를 대상으로 실험을 수행한 결과 기생충이 필요한 지방산을 얻는 것을 막을 수 있는 화학 물질을 발견했습니다. 연구자들은 기생충이 필요로 하는 지방산을 방출하기 위해 숙주 지질을 분해하는 데 두 가지 효소가 중요한 역할을 한다는 사실을 발견했습니다. 이 효소는 서로 다른 곳에서 작동합니다. 하나는 적혈구 외부에서 작동하고 다른 하나는 기생충 내부에서 작동합니다.

과학자들이 이 두 가지 효소를 제거했을 때 기생충이 필요한 지방산을 얻기 위해 애쓰고 잘 자라지 못한다는 사실을 발견했습니다. 이는 숙주 지질이 이용 가능한 유일한 지방산 공급원인 경우 특히 그렇습니다. 기생충의 유전자를 바꾸거나 약물을 사용하여 두 효소의 작동이 중단되면 기생충은 인간의 혈액에서 자랄 수 없습니다.

이는 지방산을 얻기 위해 리소포스파티딜콜린이라고 불리는 숙주 지질을 분해하는 것이 우리 몸에서 말라리아 기생충의 생존에 중요하며 이 두 효소를 표적으로 삼는 것이 말라리아와 싸우는 새로운 방법이 될 수 있음을 보여줍니다.

이 연구는 오늘 발표되었습니다. 국립과학원(National Academy of Sciences)의 간행물 미국 국립 보건원 보조금, 미국 농무부 해치 기금, 버지니아 공대 생화학부를 통해 자금을 지원 받았습니다.

기초 마련

2017년에 숙주의 리소포스파티드산 수치가 떨어지면 열대열원충(Plasmodium falciparum)으로 알려진 말라리아 기생충이 모기가 흡수할 수 있는 형태로 전환된다는 연구 결과가 나왔습니다. P. falciparum은 숙주 적혈구 또는 적혈구에서 복제하는 동안 말라리아를 유발하며 지방산에 대한 필요성을 충족시키기 위해 합성이나 화합물 생성보다는 청소에 의존합니다.

Klemba는 이것이 중요한 환경적 단서인 것으로 보이며 숙주 지질이 선호되는 지방산 공급원이라는 증거도 있다고 말했습니다.

“대사 경로가 무엇인지에 대해서는 명확하지 않았습니다”라고 그는 말했습니다. “만약 우리가 이러한 대사 경로가 유용하다는 것을 보여줄 수 있다면 그것은 이 분야에 중요한 기여가 될 것입니다.”

Klemba에게 이것은 대답해야 할 중요한 질문이었고 그의 연구실과 학생들이 이 질문을 수행할 수 있는 독특한 위치에 있었습니다. 이 프로젝트에는 두 명의 대학원생이 참여했습니다. 현재 Rutgers University에서 박사후 연구원으로 재직 중인 Jiapeng Liu ’23와 전 Virginia Tech 교수인 Christie Dapper입니다. Liu는 수석 저자였으며 Katherine Fike는 연구 전문가로서 프로젝트를 지원했습니다.

“이 과정에 정말 중요한 두 가지 효소가 있습니다. 하나는 기생충 내부에 있고 다른 하나는 숙주 세포로 내보내집니다.”라고 Klemba는 말했습니다. “기생충 내에서 일반적으로 수행되는 대사 과정의 전형적인 것은 아닙니다. 기생충이 이러한 효소 중 하나를 숙주에 넣는 것이 왜 유용하다고 생각합니까? 우리는 그것이 숙주 변형에 포함될 수 있다는 몇 가지 아이디어를 가지고 있습니다. 기생충이 일단 자리를 잡으면 적혈구를 개조한다는 점을 명심하세요.”

연구자들은 XL2와 XLH4라는 두 가지 효소 중 하나만 제거하는 것만으로는 아무 효과가 없다는 것을 발견했습니다. 기생충 성장을 억제하려면 둘 다 제거해야 합니다.

미래의 일

이번 발견에는 몇 가지 한계가 있습니다. 이 연구는 일반적으로 시험관 내라고 불리는 배양 접시를 사용하여만 수행되었습니다. 연구자들은 또한 두 효소를 억제하는 데 사용되는 화합물이 독성이 있는지 확실하지 않습니다.

Klemba는 어느 정도의 독성이 예상되며 화합물에서 독성을 조작하는 것이 가능할 수 있다고 설명했습니다.

“그러나 그것은 큰 도전이 될 수 있다”고 그는 말했다.

한편, 이 발견은 말라리아 치료법의 문을 열 수 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/02/240213163411.htm