Клеточный скелет возбудителя малярии под супермикроскопом

Паразит Plasmodium, вызывающий тропическую болезнь малярию, для выживания и размножения нуждается в белке актине. Ученые из Центра исследования инфекций имени Гельмгольца (HZI) в Германии с помощью методов высокого разрешения структурной биологии детально изучили разные версии этого белка у паразита. Их результаты, опубликованные в научном журнале PLOS Pathogens, могут в будущем способствовать разработке целевых лекарств против малярии — болезни, от которой ежегодно умирает более полумиллиона человек.

Для проникновения в клетки человека и выхода из них паразитам необходима подвижность. Для этого они используют структурный белок актин. В клетках он выполняет множество задач: обеспечивает стабильность, позволяет делиться и делает возможным движение. Динамическое поведение, необходимое для этих процессов, обеспечивается сборкой отдельных глобулярных молекул актина в нитевидные структуры — филаменты. Паразит малярии обладает двумя версиями актина, актином I и актином II, которые существенно отличаются друг от друга.

Ученым из HZI, Немецкого электронного синхротрона (DESY) и Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) вместе с международными партнерами удалось обнаружить сборку филаментов из белков актина II паразита. Для этого они использовали электронную микроскопию, преодолевающую пределы разрешения классической световой микроскопии. Самцы малярийных паразитов, у которых ученые удалили актин II, не могли формировать зрелые половые клетки и, следовательно, не могли размножаться. Одной актиновой вариации для этого процесса, по-видимому, недостаточно.

Чтобы понять причину разного поведения белков, исследовательская группа расшифровала структуру глобулярных актиновых белков с помощью рентгеновского излучения. «Нам удалось определить структуры актина I и актина II с очень высоким разрешением — до 1.3 и 2.2 Åнгстрем соответственно. Таким образом, мы находимся в диапазоне отдельных атомов», — говорит руководитель проекта профессор Инари Курсула. «Структуры показывают, что два варианта отличаются друг от друга больше, чем актины у любого другого известного живого организма».

Высокое разрешение позволило исследователям идентифицировать области внутри белков, которые обуславливают разное поведение. «Теперь мы понимаем, что филаменты актина Plasmodium сильно отличаются от других актиновых филаментов, например, от тех, что есть у человека, и собираются совершенно иным образом. Теперь, когда мы знаем структурную основу этого, мы можем искать способы специфически воздействовать на цитоскелет паразита», — говорит Курсула. Эти знания в будущем могут помочь в разработке целевых противомалярийных препаратов.