Как паразит Cryptosporidium изменяет клетки кишечника
Исследователи из Института Фрэнсиса Крика показали, что паразит Cryptosporidium экспортирует белок в заражённые клетки кишечника, изменяя среду и позволяя паразиту выживать и размножаться.
Cryptosporidium — кишечный паразит и одна из основных причин тяжёлой диареи у детей. Он вторгается и размножается внутри эпителиальных клеток, выстилающих кишечник, и известно, что он вызывает рост микроворсинок — выступов, поглощающих питательные вещества.
В исследовании, опубликованном в Cell Host & Microbe, лаборатория Крика идентифицировала семейство белков, которые Cryptosporidium вводит в клетки кишечного эпителия во время инфекции. Эти белки накапливаются в микроворсинках хозяина.
Команда исследовала основной белок этого семейства — микроворсинковый белок 1 (MVP1). Было обнаружено, что внутри эпителиальной клетки он взаимодействует с человеческими белками, ответственными за поддержание структуры и регуляцию клеточных выступов, таких как микроворсинки.
Когда MVP1 удалили из штамма Cryptosporidium с помощью CRISPR-редактирования, удлинение микроворсинок в заражённых клетках полностью блокировалось. Этот штамм паразитов с дефицитом MVP1 также не смог вызвать нормальную инфекцию у мышей.
Один из белков, с которыми взаимодействует MVP1, — EBP50 — критически важен для стабилизации насосов на поверхности клеток, которые закачивают соли. Нарушение работы этих насосов приводит к диарее, поэтому команда полагает, что MVP1 может быть одним из ключевых факторов, вызывающих симптомы Cryptosporidium.
«Заболевание, вызываемое Cryptosporidium, особенно опасно для детей и может привести к длительному недоеданию, но мы до сих пор не понимаем, как оно вызывает симптомы. Теперь мы начали раскрывать, как паразит манипулирует структурой клеток, что может быть ключом к возникновению тяжёлой диареи. Понимание этих фундаментальных механизмов имеет решающее значение для предотвращения длительного заболевания и последующего недоедания», — сказал Адам Сатериале, руководитель группы лаборатории криптоспоридиоза в Институте Крика.
Конвергентная эволюция: сходные механизмы у бактерий и паразитов
Cryptosporidium — не единственный патоген, вызывающий удлинение микроворсинок в кишечнике. Определённый тип E. coli также заражает кишечник и вызывает диарею. Этот тип E. coli также вызывает удлинение микроворсинок с помощью белка Map, который манипулирует структурными белками в эпителиальных клетках кишечника во время инфекции.
Удивительно, но команда обнаружила, что MVP1 Cryptosporidium взаимодействует с теми же структурными белками, что и Map E. coli, — EBP50 и CDC42. Команда считает, что это уникальный случай конвергентной эволюции, когда белки, вызывающие заболевание у инфекционных бактерий и паразитов, независимо эволюционировали для выполнения одной и той же функции.
«Сходство эффекторных белков между типом E. coli и Cryptosporidium показывает увлекательный пример конвергентной эволюции: как патогены из двух разных царств жизни независимо развили белки, оказывающие одинаковое воздействие на хозяина. Хотя для точного понимания того, как Cryptosporidium вызывает диарею через эти механизмы, необходимо больше исследований, наша работа — прочный фундамент», — сказала Елена Родригес, бывшая аспирантка лаборатории криптоспоридиоза в Институте Крика.