Ученые разгадали 40-летнюю загадку паразита, вызывающего сонную болезнь

Фото из открытых источников

Тропическое заболевание, известное как сонная болезнь, вызывается африканским паразитом Trypanosoma brucei. На протяжении десятилетий ученые не могли точно определить, как этому паразиту удается избегать обнаружения в организме хозяина – до настоящего времени.

Ранее было известно, что этот микроорганизм носит «молекулярный плащ», состоящий из варианта поверхностного гликопротеина (VSG). Этот внешний слой постоянно обновляется, чтобы избежать обнаружения иммунной системой.

Загадкой были биологические механизмы, лежащие в основе этой постоянной модернизации покрытия, и, в частности, почему T. brucei может поддерживать эту часть своего клеточного механизма в таком активном состоянии, не перегружая другие части организма.

Команда из Йоркского университета в Великобритании нашла ответ: «молекулярный измельчитель», который исследователи назвали ESB2. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Microbiology.

Это позволяет передавать инструкции по созданию плаща (в форме РНК), одновременно расщепляя инструкции для других белков, создаваемых одновременно.

«Когда мы впервые увидели локализованный в микроскопе молекулярный измельчитель, мы поняли, что обнаружили нечто особенное», — говорит соавтор исследования микробиолог Лианн Лансинк.

Для выживания паразиту необходимы и другие вспомогательные белки, помимо VSG, — например, для кражи питательных веществ у хозяина. Однако наиболее важным является производство белка VSG, и именно здесь вступает в действие ESB2.

Находясь в конце производственной линии клеток, ESB2 может тщательно и целенаправленно регулировать уровни каждого белка, перехватывая молекулы РНК. Это означает, что производство VSG может продолжаться на полной скорости, а потери энергии сводятся к минимуму.

«Представьте себе молекулярный измельчитель, расположенный прямо в помещении для генетической печати, который выборочно удаляет определенные страницы руководства по мере их печати», — говорит ведущий автор исследования микробиолог Джоана Коррейя Фариа. «Это удивительно эффективный способ подавления активности генов на клеточном уровне».

Исследователи обнаружили ESB2, пометив белки внутри клеток паразита и определив их с помощью масс-спектрометрии. После обнаружения ESB2 следующим шагом стало выяснение его функций, поэтому исследователи генетически отредактировали T. brucei, чтобы удалить этот белок.

После исчезновения ESB2 уровень выработки вспомогательных белков резко возрос, сравнявшись с уровнем, наблюдаемым при VSG. Скрытая роль ESB2 была раскрыта, и теперь, зная о его существовании, ученые могут начать разработку методов лечения, направленных на его воздействие.

«Это свидетельствует о фундаментальном изменении нашего восприятия инфекций», — говорит Фариа. «Выживание многих организмов может зависеть не столько от того, как они создают генетические инструкции, сколько от того, как они их уничтожают в источнике».

Нарушая активность белка ESB2, можно было бы разработать методы лечения, которые одновременно уничтожали бы T. brucei или, по крайней мере, делали бы его более заметным для иммунной системы организма. До появления каких-либо методов лечения еще далеко, но некоторые уловки паразита уже раскрыты.

Сонная болезнь передается через укус мухи цеце и может вызывать многочисленные проблемы с центральной нервной системой. Заболевание может привести к нарушениям сна, спутанности сознания и коме. Оно также может быть смертельным.

Хотя число людей, страдающих этим заболеванием, в последние годы сократилось, оно по-прежнему ежегодно поражает сотни людей. Хотя методы лечения существуют, они не всегда доступны, не гарантируют эффективности и могут сопровождаться серьезными побочными эффектами.

Благодаря работе исследователей, сделавших это новое открытие, появилась новая надежда на поиск новых способов борьбы с сонной болезнью.

Далее исследователи планируют более подробно изучить белок ESB2 и то, как он идентифицирует различные молекулы РНК, а также исследовать некоторые другие белки, с которыми он взаимодействует и от которых может зависеть.

«Это открытие стало для меня настоящим завершением цикла», — говорит Фариа. «Загадка того, как этот паразит управляет асимметричным выражением своего генетического кода, долгое время оставалась у меня в голове, еще со времен моей работы в качестве постдока. то свидетельствует о том, чего могут добиться новая лаборатория и разносторонняя группа ученых, когда они рассматривают старую проблему под совершенно новым углом».