Обнаружена новая уязвимость у возбудителя сонной болезни

Трипаносомы — одноклеточные паразиты, вызывающие такие заболевания, как африканская сонная болезнь у людей и нагана у животных. Исследователи из Бернского университета изучили, как трипаносомы равномерно распределяют свои «электростанции» — митохондрии — между дочерними клетками во время деления. Обнаруженный механизм потенциально открывает новые пути для разработки лекарств.

Трипаносомы вызывают тяжелые заболевания: сонную болезнь в Африке, болезнь Шагаса в Южной Америке, а также поражают животных (нагана у крупного рогатого скота в Африке). Подходящих методов терапии до сих пор нет. Ученые под руководством профессора Торстена Оксенрайтера из Института клеточной биологии Бернского университета обнаружили, что митохондрии трипаносом ведут себя во время деления клетки иначе, чем митохондрии человека.

Изучение митохондриального генома

Митохондрии сохранили небольшую автономию: некоторые существенные компоненты их «электростанции» закодированы в их собственном геноме. При делении клетки необходимо не только равномерно распределить собственный геном, но и правильно передать митохондриальный геном. Структуры и механизмы, необходимые для этого, до сих пор были мало изучены.

Три исследовательские группы из Бернского университета в сотрудничестве с Оксфордским университетом Брукса (Великобритания) расшифровали часть этого механизма, используя революционную технологию высокого разрешения — стимулированную эмиссионную деплецию (STED) микроскопию.

Трипаносомы как модель

Трипаносомы хорошо подходят в качестве модельной системы, поскольку у них есть только одна очень крупная митохондрия с одним гигантским геномом. У человеческих клеток обычно сотни или тысячи митохондрий, каждая с несколькими геномами. Такая простая организация у трипаносом похожа на ситуацию 1,5 миллиарда лет назад и позволяет изучать эволюцию клеток. Кроме того, размеры митохондрии и её генома удобны для микроскопического анализа.

Используя новый микроскоп с разрешением менее 50 нанометров, исследователи смогли наблюдать распределение митохондриального генома во время деления клетки. Им удалось детально описать машинерию, необходимую для этого процесса у трипаносом, включая точный порядок компонентов, их размер и взаимодействия.

Ключевые отличия и перспективы

Было обнаружено, что клетка инициирует сборку, после чего каждый компонент добавляется в машинерию по одному. В отличие от ранее изученных организмов, трипаносомы, по-видимому, развили большинство модулей исключительно для их функции в системе распределения митохондриального генома.

«Наряду с фундаментальными выводами, исследование также предоставляет новые методики, которые в будущем можно применять и к другим организмам», — объясняет Торстен Оксенрайтер.

Это может помочь в изучении причин неправильного распределения митохондриального генома при некоторых человеческих заболеваниях, таких как мышечные расстройства или определенные формы рака.

«Но обнаруженные различия в распределительной машинерии у паразитов и людей особенно интересны для разработки новых лекарств против сонной болезни и других заболеваний, вызываемых трипаносомами у людей и животных».

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.