Полногеномный скрининг в живом организме раскрывает новые секреты заражения паразитами
Исследователи из лаборатории Себастьяна Луридо провели полногеномный скрининг паразита Toxoplasma gondii (возбудителя токсоплазмоза) во время заражения живых мышей. Работа, опубликованная в Nature Microbiology 8 июля, выявила гены, важные для выживания паразита в сложных условиях организма хозяина, что не всегда можно обнаружить в культуре клеток.
От чашки Петри к животному
Ранее, в 2016 году, лаборатория разработала скрининг для оценки функции каждого гена T. gondii в культуре клеток с помощью технологии CRISPR. Однако условия в живом организме сложнее и динамичнее.
Чтобы преодолеть это ограничение, исследователи адаптировали полногеномный скрининг для проведения на живых мышах. Они использовали штрих-кодирование CRISPR-инструментов, что позволило отслеживать судьбу отдельных линий паразитов с одинаковой мутацией в организме хозяина и анализировать их приспособленность (фитнес).
Гены, имеющие значение в живом хозяине
Скрининг выявил 237 генов, которые вносят больший вклад в фитнес паразита в живом хозяине, чем в культуре клеток. Многие из них ранее не были известны как важные.
1. Ген GCH (GTP cyclohydrolase I)
- Кодирует фермент, участвующий в синтезе фолата — важного питательного вещества.
- В богатой фолатом среде культуральной жидкости ген GCH не был важен. Однако в организме мыши паразиту приходится и добывать, и синтезировать фолат, делая этот путь уязвимым.
- У некоторых устойчивых к противомалярийному препарату пириметамину паразитов увеличено число копий гена GCH, что позволяет им обходить действие лекарства.
- Исследователи обнаружили, что комбинация ингибитора GCH с пириметамином повышает эффективность препарата против паразитов. Существующий ингибитор GCH небезопасен для животных, поэтому ведется работа над созданием специфичного для паразита ингибитора.
2. Ген RASP1
- Не участвует в первой попытке вторжения, но необходим для повторной попытки, если первая неудачна.
- RASP1 нужен для "перезарядки" органеллы паразита — ротрии, которая используется для проникновения и перепрограммирования клеток хозяина.
- Важность гена зависит от типа клетки хозяина: в культуре фибробластов паразиты без RASP1 справлялись, а при вторжении в иммунные клетки (макрофаги) часто терпели неудачу.
3. Ген GRA72
- Ранее безымянный ген, играющий роль в формировании вакуоли (защитной оболочки) вокруг паразита. Исследователи подтвердили эту функцию и выяснили новые детали.
Ценный ресурс для будущих исследований
Полученные данные — это богатый ресурс, раскрывающий широкий спектр взаимодействий паразита с хозяином. Результаты скрининга уже используются в других проектах лаборатории для поиска релевантных генов и путей. Исследователи планируют продолжить изучение множества других выявленных генов, представляющих интерес, чтобы лучше понять биологию апикомплексных паразитов и их уязвимости.