Ученые раскрыли механизм, помогающий малярийным паразитам захватывать эритроциты человека
Исследователи из UCLA и Университета Вашингтона в Сент-Луисе обнаружили ранее неизвестный механизм, с помощью которого белки паразитов Plasmodium — возбудителей малярии — экспортируются в эритроциты человека. Этот процесс жизненно важен для выживания паразитов в организме человека. Открытие может проложить путь к новым методам лечения малярии.
В исследовании, опубликованном в Nature, ученые раскрывают атомную структуру PTEX (Plasmodium translocon of exported proteins) — белкового комплекса, который транспортирует эти малярийные белки в эритроцит. Работа также предоставляет первые прямые доказательства движения белков через PTEX.
"Многие годы ученые предполагали, что PTEX отвечает за транспорт этих малярийных белков, — говорит руководитель исследования З. Хонг Чжоу. — Мы просто не знали, как это работает, до сих пор".
Малярия поражает более 200 миллионов человек ежегодно, вызывая около полумиллиона смертей. Когда паразит Plasmodium вторгается в эритроцит, он использует часть его мембраны для создания защитной вакуоли вокруг себя.
"Нормальные эритроциты слишком просты, чтобы обеспечить достаточно питательных веществ для активно растущих паразитов, — объясняет первый автор исследования Чи-Мин Хо. — Каждому паразиту приходится производить сотни малярийных 'эффector'-белков, чтобы превратить эритроцит в свой дом".
PTEX действует как привратник; без него эффекторные белки остаются запертыми в вакуоли.
Чтобы изучить механизм, исследователи:
- Вырастили малярийных паразитов в человеческой крови in vitro.
- Выделили PTEX из паразитов и мгновенно заморозили при -190 °C.
- Используя криоэлектронную микроскопию (cryoEM), получили 2D-изображения частиц PTEX.
- С помощью компьютерных алгоритмов объединили изображения в высокоразрешающие 3D-модели.
Ученые впервые увидели полную форму PTEX на атомном уровне и обнаружили, что он состоит из трех белков, работающих как молекулярная машина:
- Первый белок — "двигатель", который разворачивает белки паразита и протаскивает их.
- Средний белок — "адаптер", соединяющий двигатель с последним белком.
- Последний белок имеет форму "воронки", позволяя белкам пройти в эритроцит.
В 3D-моделях команда сделала ключевое открытие: они обнаружили развернутые белки, застрявшие внутри PTEX. Это стало прямым доказательством того, что PTEX непосредственно отвечает за экспорт эффекторных белков.
В условиях гонки с растущей лекарственной устойчивостью малярийных паразитов, ученые надеются, что их открытие поможет в разработке новых препаратов, нацеленных на PTEX и блокирующих его функцию.