The need for speed: почему малярийный плазмодий быстрее иммунных клеток человека
Перевод: Екатерина Маркова
Редакция: Телли Мурадова
Оформление: Артем Галустян
Публикация: 23.07.2018
Последнее обновление: 24.07.2018

Возбудители малярии рода Plasmodium в десять раз быстрее проникают через кожу, чем иммунные клетки, чья задача заключается в захвате таких патогенов. Ученые института Гейдельберга нашли причину, по которой паразит передвигается быстрее, чем его противник. Они изучали актин — белок, важный для структуры и движения клеток и имеющий различия в строении у плазмодиев и млекопитающих. Данные, полученные Россом Дугласом и его коллегами из Центра инфекционных заболеваний (отделение паразитологии) в больнице Гейдельбергского университета, Центра молекулярной биологии Гейдельбергского университета (ZMBH) и Гейдельбергского института теоретических исследований (HITS), не только меняют представление об одной из ключевых составляющих всех живых клеток, но также предоставляют информацию, которая могла бы помочь в разработке новых препаратов.


Как малярийный паразит движется так быстро?

Подобно конструктору Lego, блоки которого можно объединить в длинные цепи, актин собирается в длинные веретенообразные структуры, называемые микрофиламентами. Эти нити необходимы для правильного функционирования клеток (таких как мышечные) и позволяют двигаться каждому из нас . Также они служат для того, чтобы клетки иммунной системы могли перемещаться и захватывать инвазивные патогены. Точно такое же значение они имеют для передвижения малярийных плазмодиев. «Как ни странно, плазмодии в десять раз быстрее, чем самые быстрые из наших иммунных клеток, и буквально опережают нашу иммунную защиту. Если мы поймем, в чем заключается это важное различие в перемещении, мы сможем разработать таргетную терапию и остановить паразита», — говорит доктор Росс Дуглас из Центра инфекционных заболеваний г. Гейдельберг. Ключевой вопрос в статье, опубликованной в журнале PLOS Biology, заключается в том, как скорость формирования и разрушения актиновых нитей отличается у плазмодиев и млекопитающих.

Рисунок 1. Актин-подобный малярийный белок
С укусом комара малярийные плазмодии проникают в кожу. Паразиты передвигаются очень быстро с помощью белка, похожего на актин, используемый нашими клетками для построения формы и сокращения. Дуглас и его коллеги обнаружили, что некоторые части паразитарного белка ответственны за различия в работе актина у паразитов.


Гибридизация актина млекопитающих и паразитов раскрывает новые горизонты

Было известно, что некоторые участки актинового белка отличаются в клетках паразитов и млекопитающих. Чтобы установить причины такого различия, ученые заменили части паразитарного белка соответствующими сегментами актина млекопитающих. «Когда мы внесли изменения в актиновые нити паразита, то заметили, что некоторые из них вообще не смогли выжить, а другие беспорядочно колебались, пытаясь двигаться», — рассказывает доктор Росс Дуглас. С целью изучения основополагающего механизма учеными было проведено множество экспериментов, начиная от компьютерного моделирования на молекулярном уровне до наблюдения за паразитами на живых животных. «Нам потребовались компьютеры с высокой производительностью для наблюдения за изменением структуры и динамики актиновых нитей при моделировании замены отдельных его сегментов», — говорит профессор Ребекка Уэйд, возглавляющая исследовательские группы в HITS и в Центре молекулярной биологии (ZMBH), исследующем взаимодействие белков с помощью компьютерного и математического моделирования.

Эти данные могут быть использованы для разработки химических соединений, избирательно нацеленных на паразитарный актин и влияющих либо на построение, либо на разрушение нити. «Таким образом, можно было бы эффективно остановить всего паразита», — резюмирует доктор Росс Дуглас. Примером такого подхода является тубулин, другой тип участвующего в построении цитоскелета белка путем образования так называемых микротрубочек. Препараты, нацеленные на тубулин клеток гельминтов (такие как мебендазол), в течение многих лет успешно используются для лечения людей и животных. Этот совместный исследовательский проект частично финансировался инновационным фондом FRONTIER университета Гейдельберга.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.