Учёные нашли генетическую основу ключевой функции паразита при малярии

Малярийный паразит, скрываясь внутри эритроцита человека, питается гемоглобином. Однако для роста ему также необходимы дополнительные питательные вещества из кровотока, которые поступают через крошечные поры в мембране клетки. Исследователи из Национального института аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID, часть NIH) обнаружили гены, которые паразит использует для создания этих питающих пор.

Исследование возглавил доктор медицины и философии Санджай А. Десаи из Лаборатории исследований малярии и переносчиков NIAID. В 2000 году он стал соавтором открытия основного типа питающих пор на заражённых клетках — ионного канала, известного как плазмодиальный поверхностный анионный канал (PSAC).

"Несмотря на прогресс в борьбе с малярией, болезнь ежегодно убивает более 700 000 человек, в основном детей", — сказал директор NIAID Энтони С. Фаучи. — "Доктор Десаи и его коллеги открыли генетическую основу фундаментального аспекта биологии малярийного паразита, что открывает новые потенциальные подходы к созданию противомалярийных препаратов".

Учёные десятилетиями знали, что заражённые эритроциты имеют повышенный захват питательных веществ, но было неясно, использует ли паразит собственные белки или "перехватывает" человеческие каналы.

Чтобы ответить на этот вопрос, команда NIAID протестировала почти 50 000 химических соединений на способность блокировать захват питательных веществ клетками, заражёнными двумя генетически различными линиями Plasmodium falciparum (HB3 и Dd2). Большинство соединений действовали одинаково, но одно — ISPA-28 — выделялось: оно было в 800 раз активнее против каналов клеток, заражённых линией Dd2, чем против HB3.

Учёные предположили, что если белок PSAC создаётся паразитом, то столь разный эффект ISPA-28 может отражать генетические различия. Изучив дочерние паразиты от генетического скрещивания HB3 и Dd2, они обнаружили, что действие ISPA-28 на каналы наследуется, указывая на важную роль генов паразита. Эта закономерность привела исследователей к хромосоме 3, где они нашли два гена паразита — clag3.1 и clag3.2, — которые, по-видимому, кодируют белок PSAC.

Доказательства укрепились, когда выяснилось, что отдельные паразиты экспрессируют либо ген clag3.1, либо clag3.2, но не оба одновременно. Переключение между этими генами приводило к предсказуемым изменениям в поведении PSAC. Малярийные паразиты используют такое переключение генов для защиты важных белков от атаки иммунной системы.

"Мы были удивлены, обнаружив роль генов clag в активности PSAC", — отметил доктор Десаи. Ранее считалось, что это семейство генов, не похожее на другие гены ионных каналов, участвует в прикреплении заражённых клеток к стенкам кровеносных сосудов. Гены clag есть у всех видов малярийных паразитов, а их способность "выбирать" один из двух генов канала для обеспечения питания говорит о том, что PSAC необходим для выживания паразита внутри эритроцитов.

Открытие генов паразита, необходимых для активности PSAC, открывает новые направления исследований. Например, может ускориться разработка противомалярийных препаратов, нацеленных на эти каналы. Команда NIAID уже нашла ингибиторы PSAC, убивающие малярийных паразитов. Также изучается, как белок PSAC транспортируется от паразита к мембране эритроцита, поскольку блокировка этого транспорта может стать ещё одним способом уничтожения паразита.