Ученые считают, что дезориентация малярийного паразита может предотвратить его вред
Ежегодно регистрируется почти 250 миллионов случаев малярии, из которых 621 000 — летальные. Это заболевание остается серьезной проблемой общественного здравоохранения, особенно в Африке к югу от Сахары. Малярия — паразитарное заболевание, передаваемое комарами и вызываемое микробом рода Plasmodium. На пути от комара к человеку Plasmodium должен адаптироваться к особенностям множества органов и клеток, которые он паразитирует. У микробов нет органов чувств, вместо этого у них есть сенсоры из белков для обнаружения молекул, специфичных для сред их обитания. В то время как большинство живых организмов имеют схожие типы сенсоров, Plasmodium является исключением.
Биологи из Женевского университета (UNIGE) идентифицировали новый тип сенсора, который позволяет Plasmodium точно знать, где он находится и что делать. Эта работа, опубликованная в журнале Science Advances, открывает возможность «перепутать» сигналы, воспринимаемые этим сенсором, чтобы дезориентировать паразита и таким образом предотвратить его размножение и передачу.
Когда человека кусает комар, зараженный Plasmodium, паразит попадает в кровоток и направляется в печень, где развивается около 10 дней без каких-либо симптомов. После этого Plasmodium вновь попадает в кровоток, где паразитирует в эритроцитах. Оказавшись внутри эритроцитов, паразиты размножаются в синхронизированном 48-часовом цикле.
В конце каждого цикла размножения вновь образованные паразиты покидают эритроциты-хозяева, разрушая их и заражая новые. Именно это разрушение эритроцитов вызывает волны лихорадки, связанные с малярией. Тяжелые формы малярии связаны с закупоркой кровеносных сосудов инфицированными эритроцитами.
Когда комар кусает человека, в крови которого есть Plasmodium, паразит меняет программу развития, чтобы колонизировать кишечник нового хозяина. После дальнейшего периода размножения Plasmodium возвращается в слюнные железы комара, готовый заразить нового человека.
Неизвестные каналы коммуникации
От тепла эритроцита до кишечника комара через печень — как Plasmodium воспринимает изменения в окружающей среде, чтобы изменить свою программу развития? «Понимание этого очень специфического биологического механизма — важный шаг к противодействию паразиту», — объясняет Матье Броше, доцент кафедры микробиологии и молекулярной медицины медицинского факультета UNIGE, руководивший проектом. «На каждом этапе своего жизненного цикла паразит должен логически улавливать сигналы, позволяющие ему правильно реагировать, но какие именно и как?»
Существуют небольшие молекулы, отсутствующие в крови, но присутствующие у комара, которые паразит способен обнаруживать. «Исходя из этого единственного известного элемента, мы идентифицировали сенсор, который позволяет паразиту обнаруживать присутствие этих молекул, когда он попадает в комара», — объясняют Ронья Кюнель и Эмма Ганга, аспиранты лаборатории Матье Броше и первые авторы исследования. «Этот сенсор состоит из пяти белков. В его отсутствие паразит не понимает, что покинул кровоток и попал в комара, и поэтому не может продолжить свое развитие».
Неожиданно этот сенсор также присутствует на других стадиях жизненного цикла паразита, особенно когда ему необходимо покинуть эритроцит. «Мы тогда наблюдаем точно такой же механизм: без этого сенсора Plasmodium оказывается в ловушке в эритроцитах, не в состоянии продолжить свой цикл заражения». Однако ученые не идентифицировали человеческие молекулы, обнаруживаемые паразитом; их идентификация могла бы позволить лучше понять, как Plasmodium вызывает волны лихорадки.
Обнаруженный белковый комплекс отсутствует у людей, но встречается во всем семействе паразитов-апикомплекс, к которому принадлежит Plasmodium, а также Toxoplasma — возбудитель токсоплазмоза. Определив этот сенсор, ученые теперь могут представить, как перепутать сигналы, воспринимаемые паразитом на разных стадиях его развития, тем самым дезориентировав его и заблокировав его размножение и передачу.