Паразит Toxoplasma gondii использует нестандартный метод синтеза белков для уклонения от лечения

Исследование ученых из Медицинской школы Университета Индианы раскрывает новые детали о том, как паразит Toxoplasma gondii производит белки, необходимые для перехода в спящую стадию, позволяющую ему избежать действия лекарств. Работа опубликована в Journal of Biological Chemistry.

Toxoplasma gondii — одноклеточный паразит, которым люди заражаются через кошачьи фекалии, немытые продукты или недожаренное мясо. Паразит инфицировал до трети населения мира и, вызывая легкое недомогание, сохраняется в организме, переходя в спящую фазу внутри цист по всему телу, включая мозг.

Цисты токсоплазмы связывают с изменениями поведения и неврологическими расстройствами, такими как шизофрения. Они также могут реактивироваться при ослаблении иммунитета, вызывая опасные для жизни повреждения органов.

Хотя существуют препараты для перевода токсоплазмоза в ремиссию, полностью излечить инфекцию невозможно. Лучшее понимание механизмов образования цист помогло бы найти лекарство.

В ходе многолетней совместной работы профессора Билл Салливан, Ph.D., и Рональд К. Век, Ph.D., показали, что Toxoplasma образует цисты, изменяя набор синтезируемых белков. Белки определяют судьбу клеток и кодируются мРНК.

«Но мРНК могут присутствовать в клетках, не превращаясь в белок, — сказал Салливан. — Мы показали, что Toxoplasma переключает, какие именно мРНК транслируются в белок при превращении в цисты».

Ведущий автор Вишакха Дей, Ph.D., изучила так называемые лидерные последовательности генов BFD1 и BFD2, которые необходимы для образования цист.

«мРНК не только кодируют белок, но и начинаются с лидерной последовательности, содержащей информацию о том, когда эту мРНК следует транслировать в белок», — пояснила Дей.

Все мРНК имеют на 5'-конце структуру, называемую кэпом. Рибосомы, преобразующие мРНК в белок, связываются с кэпом и сканируют лидерную последовательность, пока не найдут правильный код для начала синтеза.

«Мы обнаружили, что во время образования цист BFD2 производится после связывания рибосом с кэпом и сканирования лидера, как и ожидалось, — сказала Дей. — Но BFD1 не следует этой конвенции. Его продукция не зависит от кэпа мРНК, как у большинства других мРНК».

Команда также показала, что BFD1 транслируется в белок только после того, как белок BFD2 связывается со специфическими сайтами в лидерной последовательности мРНК BFD1.

Салливан отметил, что это явление называется кэп-независимой трансляцией, которая чаще встречается у вирусов.

«Обнаружить её у микроорганизма, имеющего клеточное строение, сходное с нашим, было неожиданно, — сказал Салливан. — Это говорит о древности этой системы синтеза белков в клеточной эволюции. Мы также воодушевлены, потому что участвующие в ней компоненты отсутствуют в человеческих клетках, что делает их хорошими потенциальными мишенями для лекарств».

Journal of Biological Chemistry выделил новое исследование как статью «Выбор редакции» — публикацию исключительно высокого качества, представляющую широкий интерес для читателей.

«В этой статье описан механизм, с помощью которого паразит, вызывающий токсоплазмоз у людей, может реагировать на стресс и процветать», — сказал Джордж Н. ДеМартино, Ph.D., ассоциированный редактор журнала.

«Открытие этого механизма создает основу для лечения этих инфекций. Более того, аналогичный механизм важен при раке, что позволяет предположить, что он может быть терапевтической мишенью при множестве заболеваний человека».

Соавторами исследования также выступили Майкл Холмс, Ph.D., и Матеус С. Бастос, Ph.D.