Учёные нашли новый способ атаковать паразита трипаносомы через его рибосому

Трипаносома — одноклеточный паразит, наносящий значительный урон здоровью людей и экономике, вызывая сонную болезнь у человека и аналогичное заболевание у крупного рогатого скота. Паразит, встречающийся в основном в сельских районах Африки, передаётся человеку или скоту мухой цеце. Вакцины от болезни не существует, а текущие методы лечения сложны и неэффективны из-за устойчивости паразитов к существующим препаратам.

Передовое исследование профессора Шуламит Михаэли с факультета естественных наук имени Гудмана в Университете Бар-Илан, недавно опубликованное в журнале Nature Communications, предлагает новую стратегию борьбы с болезнью. Работа проводилась в сотрудничестве с учёными из группы лауреата Нобелевской премии профессоры Ады Йонат из Института науки Вейцмана, эксперта по пространственной структуре рибосом.

Новый подход основан на повреждении рибосомы трипаносомы. Рибосома функционирует во всех живых клетках как фабрика по производству белков и состоит из очень длинных цепей РНК и множества разнообразных белков. Повреждение производства белков у паразита вызывает задержку его роста и, как следствие, его гибель.

В РНК рибосомы паразита есть десятки химических модификаций, которые создаются малыми молекулами РНК, находящимися в области клеточного ядра, где производятся рибосомы. Одна из таких модификаций, известная как псевдоуридин, стабилизирует молекулы РНК, включая рибосомальную РНК.

То есть, в отсутствие даже одного специфического псевдоуридина паразит не может размножаться и вызывать заболевание у заражённого им человека или животного. Интересно, что псевдоуридин играет центральную роль в составе искусственно закодированной РНК, которую содержит вакцина от коронавируса.

Исследователи из группы профессора Михаэли показали, что удаление всего одного псевдоуридина из рибосомы паразита приводит к потере структурного белка в рибосоме, тем самым нарушая её способность производить несколько специфических белков, а также подавляя её рост.

Результаты исследования показывают, что в будущем можно будет разработать препараты на основе РНК, которые будут специфически повреждать рибосому паразита (а не рибосому человека или скота-хозяина) и таким образом останавливать его рост и развитие болезни. Будущий препарат будет направлен на повреждение конкретного сайта на рибосоме, где находится необходимый псевдоуридин.

Ещё одно новшество в исследовании связано с ролью псевдоуридина в адаптации к значительной разнице температур роста между двумя хозяевами: мухой цеце, температура тела которой составляет 26°C, и человеком-хозяином с температурой тела 37°C. Химические модификации стабилизируют рибосому при повышенных температурах и дают ей возможность функционировать при разнице в 11°C во время передачи от мухи к человеку.

Набор модификаций меняется во время передачи, и именно это позволяет рибосоме паразита функционировать у двух разных хозяев. Повреждение этих модификаций лишает рибосому паразита способности выдерживать разницу температур между мухой цеце и телом человека.

Удаление псевдоуридина лишает паразита как способности к развитию, так и способности пережить передачу из тела мухи в тело млекопитающего. Эти находки формируют основу для разработки препарата, способного решить сложные медицинские проблемы, вызываемые паразитом трипаносомой и паразитами того же семейства, такими как паразит лейшмании, вызывающий болезнь "Иерихонская роза", которая также встречается в Израиле.

«Это открытие захватывает, потому что оно связывает роль единичной модификации со структурой рибосомы и её функцией в производстве новых белков», — говорит профессор Михаэли.