Африканская сонная болезнь: как патоген колонизирует мух цеце

Исследователи из LMU расшифровали ключевой сигнальный механизм, позволяющий трипаносомам достигать слюнных желез мух.

Мухи цеце широко распространены в Африке. Они питаются кровью человека и других животных. При этом они могут передавать трипаносом — паразитических простейших. Trypanosoma brucei вызывает сонную болезнь у людей. Патогены проникают в организм хозяина через слюну инфицированных мух цеце: из крови они достигают мозга, приводя к летальным симптомам без лечения.

Но как трипаносомы попадают в слюнные железы мух цеце после их кровяной муки? Доктор Сабина Бахмайер и профессор Майкл Бошарт из отдела генетики факультета биологии LMU вместе с коллегами нашли неожиданный ответ на этот вопрос.

Они показали, что сигнальный аппарат на кончике жгутика простейших контролирует миграцию трипаносом в мухе цеце через мессенджер, известный как циклический аденозинмонофосфат (cAMP). Удаление компонента ферментного комплекса, производящего сигнальную молекулу cAMP, было достаточным для предотвращения заражения мух. Результаты исследования опубликованы в Nature Communications.

Взгляд в регуляторную сеть

Крупный рогатый скот и антилопы являются естественными резервуарами Trypanosoma brucei. Во время кровяной муки патогены попадают в желудочно-кишечный тракт мух цеце. Чтобы выжить и размножаться дальше, трипаносомам необходимо адаптироваться к меняющейся среде. Они мигрируют туда и обратно между кровотоком и тканями млекопитающего-хозяина, а также между пищеварительным трактом и слюнными железами мухи цеце, проходя через серию стадий развития.

«Наш проект основан на нескольких международных коллаборациях с исследовательскими группами в Париже, Антверпене и Рио-де-Жанейро», — говорит Бахмайер. «Нас давно интересовал вопрос, как паразитам удается ориентироваться в мухе цеце — и как это можно предотвратить для контроля передачи болезни».

Около десяти лет назад исследовательская группа идентифицировала новый, специфичный для трипаносом компонент пути передачи сигнала cAMP — циклический АМФ-ответный белок 3 (CARP3). «Наше открытие, что CARP3 находится в основном на кончике жгутиков трипаносом, навело нас на след специализированного сигнального аппарата для ориентации паразитов в мухе цеце», — говорит Бахмайер.

Когда исследователи удалили ген CARP3 с помощью генной инженерии, изменился и состав ферментов (аденилатциклаз), производящих cAMP на кончике жгутика. «Трипаносомы впоследствии больше не могли эффективно колонизировать мух цеце», — объясняет учёный. «В слюнных железах мы не нашли ни одной клетки паразитов».

От фундаментальных исследований к применению: целью долгосрочной стратегии может быть нарушение взаимодействий между CARP3 и аденилатциклазами. Это можно сделать, например, с помощью синтетического пептида, который будет производиться в мухах с использованием техники паратрансгенеза. Без колонизации слюнных желез мух цеце трипаносомы больше не будут передаваться.