Блокировка паразитов в клетке-хозяине может стать новым способом борьбы с малярией

Исследователи из Университета Пенсильвании обнаружили, что паразиты захватывают белки клетки-хозяина для обеспечения своего выживания и размножения. Это открытие указывает на новые способы контроля вызываемых ими заболеваний. Исследование, опубликованное на этой неделе в онлайн-версии журнала Science, возглавил доцент кафедры фармакологии Дорон Гринбаум.

Команда обнаружила, что малярийные паразиты зависят от фермента, "украденного" у клетки-хозяина, для успешного заражения. Исторически многие исследователи сосредотачивались на способах не дать паразитам проникнуть в клетки, но группа Гринбаума изучила альтернативный путь атаки: запереть паразитов внутри клетки-хозяина.

Исследование началось с изучения Plasmodium falciparum, вызывающего самую смертоносную форму малярии у человека. Ежегодно в мире регистрируется 350 миллионов случаев малярии, от которой умирает более миллиона человек. В сотрудничестве с лабораторией биолога Дэвида Руса работа была расширена и включила Toxoplasma gondii — возбудителя токсоплазмоза, ведущей причины врожденных пороков развития в мире. По оценкам CDC, более 60 миллионов человек в США являются носителями T. gondii.

"Мы всегда подозревали, что для побега паразитов из зараженной клетки требуются ферменты-протеазы, но предполагали, что эти ферменты производятся самими паразитами. Мы никогда не думали, что паразиты могут вместо этого захватывать протеазы клетки-хозяина. Это гениальная система", — говорит Гринбаум.

Поскольку Plasmodium и Toxoplasma убивают зараженные клетки, они должны постоянно перепрыгивать из клетки в клетку, чтобы выжить. Когда паразиты вырываются из клетки, они оставляют после себя беспорядок, разрушая плотную сеть белков цитоскелета и разрывая клетку на части. Однако было неясно, какие именно белки паразиты используют в качестве инструментов.

Чтобы наблюдать за поведением P. falciparum, команда заразила человеческие эритроциты. Фармакологические и биохимические данные показали, что паразиты активируют протеазу клетки-хозяина кальпаин-1. Блокирование или удаление этого кальций-зависимого фермента оставляло паразитов в ловушке внутри клетки-хозяина. Добавление кальпаина-1 обратно в клетку снова позволяло паразитам вырваться на свободу.

Используя генетические методы для удаления и восстановления активности кальпаина в клетках мыши, зараженных T. gondii, команда обнаружила тот же эффект: в отсутствие кальпаина паразиты не могли покинуть зараженную клетку.

За последние 40 лет малярия стала все более устойчивой к лекарствам. Нацеливание на белки хозяина, а не на самого паразита, может дать паразиту меньше возможностей для развития резистентности, поскольку паразит не имеет генетического контроля над белками хозяина. Гринбаум планирует продолжить изучение кальпаина как потенциальной мишени для противопаразитарных препаратов.