Модель раскрывает причины изменений эритроцитов при малярии
Модель инфицированного малярией эритроцита может привести к разработке более эффективных методов лечения. К такому выводу пришла команда инженеров и молекулярных биологов, исследовавшая, как заражение паразитом делает красные кровяные клетки жёсткими.
Нормальные эритроциты имеют размер около 8 микрон, но могут циркулировать в микрососудистой системе диаметром 1–2 микрона благодаря своей гибкости, деформируемости и прочности. Клетки, зараженные паразитом Plasmodium falciparum (наиболее вирулентной формой малярийного плазмодия), становятся жёсткими и липкими, застревают в мелких кровеносных сосудах во время развития паразита и таким образом избегают фильтрующего действия селезёнки.
Исследователи разработали модель эритроцита, чтобы понять, как на его поверхности образуются и действуют белковые узелки — «бугорки» (knobs). Их размер и количество меняются по мере созревания паразита.
Модель, достаточно детализированная, но пригодная для вычислений, показала, что жёсткость клеточной мембраны увеличивается за счёт трёх факторов:
- Сами жёсткие бугорки вносят вклад в общую жёсткость.
- Их наличие повышает деформацию (strain) в цитоскелете, который сам по себе обладает свойством упрочнения при деформации (strain-hardening) — чем выше деформация, тем выше жёсткость.
- С увеличением числа бугорков растёт и количество связей между липидным бислоем и белковым цитоскелетом, что дополнительно укрепляет клетку.
«Перспективный способ лечения болезни — сделать клетки мягче», — отметил профессор Сулин Чжан. Если найти лекарственные молекулы, которые разрывают белковые связи между бугорками и цитоскелетом, клетку можно смягчить.
Результаты моделирования опубликованы в онлайн-выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences от 27 апреля. Работа стала возможной благодаря междисциплинарному сотрудничеству специалистов по теоретической и прикладной механике, молекулярной биологии, физике материалов и материаловедению.