Новый метод скрининга выявил белок, помогающий паразитам проникать в клетки хозяина и покидать их

Исследователи из лаборатории Себастьяна Лурридо в Whitehead Institute изучают паразита Toxoplasma gondii, вызывающего токсоплазмоз — опасное заболевание для беременных и людей с ослабленным иммунитетом.

Паразит сильно отличается от стандартных модельных организмов (мышей, дрожжей), что затрудняет изучение его генетики. В статье, опубликованной 28 апреля в журнале Nature Microbiology, исследователи описали новый метод определения функции генов в геноме паразита.

Суть метода

Метод, разработанный аспирантом MIT Тайлером Смитом и коллегами, выходит за рамки простой оценки необходимости гена для выживания. С помощью CRISPR в геном Toxoplasma вставляются специфические последовательности, кодирующие флуоресцентные маркеры или позволяющие включать/выключать ген. Это позволяет:

• Визуализировать локализацию белкового продукта гена в клетке.
• Определить, на каком этапе жизненного цикла ген становится необходимым.

В качестве первого объекта исследования были выбраны киназы — семейство из ~150 белков (из ~8000 генов паразита), являющихся ключевыми сигнальными узлами и распространёнными мишенями для лекарств.

Результаты скрининга и открытие SPARK

Скрининг выявил ранее не изученную киназу, названную SPARK (Store Potentiating/Activating Regulatory Kinase). Оказалось, что мутанты, лишённые SPARK, погибают не сразу, а на более поздней стадии жизненного цикла.

Дальнейшие эксперименты показали, что SPARK участвует в высвобождении кальция в клетке, необходимом паразиту для проникновения в клетку хозяина и выхода из неё.

Значение открытия

• Эволюция: SPARK сильно отличается от аналогичных киназ у других модельных организмов, но консервативна среди всех апикомплексных паразитов (включая возбудителя малярии Plasmodium).
• Терапевтический потенциал: Поскольку SPARK не похожа на человеческие киназы и важна для жизненного цикла паразита, её специфический ингибитор может стать основой для нового лечения токсоплазмоза, убивая паразита, не затрагивая клетки пациента.

Перспективы метода

Исследователи планируют применить новый метод скрининга к другим семействам генов (например, факторам транскрипции), а в перспективе — масштабировать его на весь геном. «Существует целая вселенная паразитарных белков, о которых мы так мало знаем, и где этот тип анализа будет невероятно полезен», — отметил Себастьян Лурридо.