Почему малярийные паразиты быстрее клеток иммунной системы человека

Ключевой белок цитоскелета отличается у паразитов и может стать мишенью для новой терапии против малярии. К такому выводу пришли исследователи из Университетской клиники Гейдельберга, Центра молекулярной биологии Гейдельбергского университета (ZMBH) и Гейдельбергского института теоретических исследований (HITS), опубликовавшие результаты в журнале PLOS Biology.

Плазмодии — паразиты, вызывающие малярию, — перемещаются в коже в десять раз быстрее иммунных клеток, задача которых захватывать такие патогены. Учёные выяснили причину этого превосходства, изучив актин — белок, критически важный для структуры и движения клеток, который по-разному устроен у паразитов и млекопитающих. Эти открытия меняют представление о ключевом компоненте всех живых клеток и могут помочь в поиске новых лекарств.

Как паразит двигается так быстро?

Как детали Lego, актиновые молекулы собираются в длинные цепочки — филаменты. Эти структуры важны для функционирования клеток (например, мышечных) и лежат в основе любого нашего движения. Они же позволяют двигаться клеткам иммунной системы и захватывать патогены, а также необходимы для перемещения малярийного паразита.

«Как ни странно, малярийные паразиты в десять раз проворнее самых быстрых иммунных клеток и буквально "убегают" от нашей иммунной защиты. Если мы поймём эту важную разницу в движении, мы сможем нацелиться на паразита и остановить его», — говорит доктор Росс Дуглас из Гейдельбергского центра инфекционных заболеваний. Ключевой вопрос в статье — как скорость сборки и разборки актиновых филаментов различается между паразитами и млекопитающими.

Гибридные белки паразита и млекопитающих дали новые данные

Было известно, что определённые участки белка актина различаются у паразита и млекопитающих. Чтобы исследовать причину разницы в скорости, учёные в лаборатории заменили части паразитарного белка на соответствующие участки актина млекопитающих.

«Когда мы внесли эти изменения в паразита, мы заметили, что некоторые паразиты вообще не могли выжить, а другие начали "колебаться" при движении», — отмечает доктор Росс Дуглас.

Для изучения механизма исследователи провели эксперименты и компьютерное моделирование — от молекулярного уровня до наблюдения за паразитами в живых организмах. «Для симуляций того, как меняются структура и динамика актиновых филаментов при замене отдельных участков, потребовались высокопроизводительные компьютеры», — говорит профессор Ребекка Уэйд, руководящая группами в HITS и ZMBH, которые изучают взаимодействия белков с помощью компьютерного моделирования. В работе также участвовали доктора Праджвал Нандекар и Кашиф Садик (HITS).

Эти данные можно использовать для поиска химических соединений, которые будут избирательно воздействовать на актин паразита, влияя на сборку или разборку филаментов. «Таким образом можно будет эффективно остановить всего паразита», — резюмирует доктор Росс Дуглас. Примером такого подхода служит тубулин — другой белок, участвующий в построении цитоскелета через микротрубочки. Лекарства, нацеленные на микротрубочки паразитов (например, мебендазол), уже десятилетиями успешно используются для лечения людей и животных от паразитических червей.