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在全球范围内，非洲昏睡病、查加斯病等由昆虫传播的寄生虫感染影响着数百万人的健康。这些疾病由布氏锥虫等单细胞寄生虫引起，其独特的鞭毛结构在感染宿主和生存过程中发挥着关键作用。
近日，加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所（CNSI）的研究团队在《科学》杂志发表了一项突破性研究。通过结合冷冻电子显微镜（cryoEM）和人工智能驱动的建模技术，科学家们成功绘制了布氏锥虫鞭毛的最详细三维结构图，揭示了 154 种构成鞭毛的蛋白质，其中包括 40 种寄生虫特有的蛋白质。
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这项研究首次捕捉到寄生虫在关键过渡状态下的分子运动机制，解释了布氏锥虫如何在血液和组织中游动。研究共同通讯作者、CNSI 电子成像中心创始主任 Z. Hong Zhou 教授表示：“我们的研究提供了鞭毛结构框架的完整分子蓝图，揭示了其运动在原子水平上的动力来源。”
研究团队采用 cryoEM 技术对冷冻的生物样本进行电子探测，结合人工智能算法分析蛋白质结构。他们发现，微生物鞭毛中的微小马达样结构通过协调一致的方式产生运动，类似于龙舟划手的同步动作。
另一位共同通讯作者 Kent Hill 教授指出：“锥虫已经进化出专门的运动方式，使其鞭毛成为其生物学的核心特征。理解其独特的结构特征如何促进运动，为我们深入了解寄生虫适应和宿主相互作用提供了重要线索。”
这项研究不仅为开发针对昏睡病的治疗提供了潜在靶点，还可能为应对其他相关微生物引起的疾病提供新思路。此外，对布氏锥虫的深入研究还可能揭示生物进化的早期细节，为工程学设计提供自然启发。
随着研究深入，科学家们有望开发出更有效的治疗方法，阻断寄生虫传播，为全球数百万患者带来新的希望。这项突破性研究也展示了人工智能与先进成像技术结合在生命科学研究中的巨大潜力。
