Малярийные паразиты движутся по правозакрученным спиралям для навигации в тканях хозяина
Малярийный паразит Plasmodium, проникая в кожу после укуса комара, движется по траекториям в форме спирали. Исследователи из Гейдельбергского университета обнаружили, что эти спирали почти всегда правозакрученные. Открытие было сделано с помощью высокоразрешающей визуализации и компьютерного моделирования и опубликовано в журнале Nature Physics.
Функция правозакрученного движения
Правозакрученное движение помогает паразиту (спорозоиту) контролировать перемещение при переходе из одного тканевого компартмента в другой. Эта особенность обусловлена ранее необъяснённой асимметрией в плане строения одноклеточного организма.
- В экспериментах использовались синтетические гидрогели в качестве заменителя ткани.
- Паразиты, подошедшие к стеклянной подложке со дна гидрогеля, вращались по часовой стрелке.
- Паразиты, нанесённые на стекло непосредственно из жидкого раствора, вращались против часовой стрелки.
Исследователи пришли к выводу, что именно правозакрученное движение является ключевым для проникновения паразита в разные отделы тканей.
«Мы предполагаем, что эта хиральность развилась в ходе эволюции, чтобы позволить патогену быстро и всегда одинаковым образом переключаться между различными тканевыми компартментами в теле хозяина», — объясняет профессор Фридрих Фришкнехт.
Значение для исследований и разработки лекарств
Различия в движении объясняют, почему в предыдущих лабораторных экспериментах спорозоиты были так плохи в заражении клеток печени.
«Наши результаты показывают, что есть большая разница, наносятся ли патогены непосредственно на стекло или если они сначала движутся через ткань», — добавляет доктор Мирко Зингер.
Эти данные могут помочь улучшить экспериментальные анализы для тестирования новых лекарств и вакцин, а также разработать новые подходы к профилактике инфекции.
Молекулярный механизм
Комбинация высокоразрешающей микроскопии и математических моделей позволила раскрыть лежащий в основе молекулярный механизм.
- Компьютерное моделирование подтвердило, что только асимметрия на переднем конце паразита может быть ответственна за наблюдаемые паттерны движения.
- С помощью микроскопии сверхвысокого разрешения была идентифицирована отличительная черта в плане строения паразита, которая приводит к неравномерному распределению силы вдоль тела.