Предотвращение заражения паразитом токсоплазмоза

Паразит Toxoplasma gondii, вызывающий токсоплазмоз, способен инфицировать почти все типы клеток. По оценкам, до 30% населения мира хронически инфицировано, подавляющее большинство — бессимптомно. Однако заражение во время беременности может привести к тяжелой патологии развития у будущего ребенка. Как и другие представители большого типа Apicomplexa, Toxoplasma gondii — облигатный внутриклеточный паразит, который для выживания должен проникнуть в клетки хозяина и использовать их функции в своих целях.

Понимание того, как паразит проникает в клетки, открывает новые возможности для разработки более эффективных стратегий профилактики и контроля. Команда из Женевского университета (UNIGE) в сотрудничестве с Цюрихским университетом (UZH) и Институтом Пауля Шеррера (PSI) определила ключевую роль белка паразита RON13, который необходим для процесса инвазии. Трехмерная структура и место действия этого фермента атипичны, что позволяет разработать специфические ингибиторы для остановки инфекции. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Киназы — ключевые регуляторы широкого спектра биологических процессов. «Эти ферменты модифицируют белки, добавляя или удаляя фосфатные группы, которые, как переключатель, включают или выключают клеточные функции», — объясняет Оскар Вадас, специалист по биохимии белков и соавтор исследования.

Киназа, изученная со всех сторон

Идентификация киназы Toxoplasma gondii RON13 стала привлекательным объектом из-за её важной роли в способности паразита к инвазии. «Чтобы понять биологические процессы, контролируемые этим ферментом, мы объединили несколько современных технологий», — объясняет профессор Адриан Хель (UZH).

• Криоэлектронная микроскопия выявила дополнительную модульную структуру, отсутствующую у других изученных киназ, но необходимую для активности RON13.
• Экспансионная микроскопия продемонстрировала морфологические изменения паразита.
• Протеомика идентифицировала мишени киназы, которые высвобождаются в клетки хозяина для облегчения инвазии.
• Генетика изучила влияние отсутствия этой киназы на рост паразита.

«Объединив весь наш опыт, мы смогли точно определить взаимодействия и понять структуру этой киназы на атомном уровне», — говорит Володимир Коркхов, профессор PSI.

Без RON13 нет инвазии

RON13 расположена в уникальном компартменте паразита — органелле, содержащей белки для инъекции в хозяина. Без RON13 заражение клеток хозяина невозможно. «Мы заразили мышей штаммом паразита, не экспрессирующим RON13: он стал полностью безвредным, и у мышей не развился специфический иммунный ответ», — объясняет Доминик Солдати-Фавр, руководившая работой.

Более того, эти особенности делают RON13 нечувствительной к ингибитору, эффективному против большинства киназ. «С терапевтической точки зрения это отличная новость. Мы можем нацелиться на неё очень точно, не затрагивая человеческие киназы, и ограничить побочные эффекты лечения», — говорит Оскар Вадас.

Хотя работа сосредоточена на паразите токсоплазмоза, другие патогены типа Apicomplexa используют тот же процесс инвазии. Вероятно, похожая на RON13 киназа играет важную роль в заражении другими паразитами, в частности Plasmodium falciparum — возбудителем малярии.