Новые исследования показывают, как малярийный паразит растет и покидает эритроциты
Два новых исследования из Института Фрэнсиса Крика проливают свет на то, как малярийный паразит растет внутри эритроцитов хозяина и вырывается наружу, когда готов распространиться на новые клетки.
Малярийный паразит — один из немногих патогенных микроорганизмов, способных инфицировать эритроциты. После вторжения он размножается внутри внутреннего компартмента, называемого паразитофорной вакуолью. В конечном итоге мембраны как вакуоли, так и эритроцита разрываются, что приводит к разрушению красных кровяных клеток и высвобождению (известному как эгресс) нового поколения паразитов, которые немедленно вторгаются в новые эритроциты. Клинические симптомы маларии вызваны повторяющимися циклами роста паразита и эгресса.
Рост и питание паразита
Чтобы расти внутри эритроцита, паразиту необходимо кардинально изменить поверхность клетки для создания каналов импорта питательных веществ. Команда Майка Блэкмана исследовала, как он это делает.
Известно, что один из задействованных белков паразита (RhopH1) происходит из «роптрий» — структур, которые паразит высвобождает при вторжении. RhopH1 прочно связывается с двумя другими белками, RhopH2 и RhopH3, но их функция была неясна.
Исследователи генетически модифицировали RhopH3 у паразита Plasmodium falciparum, чтобы он больше не мог взаимодействовать с белками-партнерами. Результаты показали, что RhopH3 необходим для:
- Функции новых индуцированных каналов импорта питательных веществ в эритроците.
- Эффективного вторжения в эритроциты.
Таким образом, белок играет незаменимую двойную роль, связывая процесс вторжения с формированием каналов, необходимых для выживания паразита внутри клетки.
«Замечательно, что малярийный паразит эволюционировал, чтобы использовать одно и то же семейство белков как для проникновения в клетки хозяина, так и для их модификации, чтобы помочь себе расти», — говорит Эмма Шерлинг, первый автор работы.
Побег из клетки
Во втором независимом исследовании команда профессора Блэкмана совместно с группами Роланда Флека и Хелен Сейбил изучила, как паразит покидает эритроциты. С помощью сложных методов визуализации они наблюдали изменения в инфицированных клетках по мере приближения паразитов к моменту эгресса.
Было обнаружено, что процесс происходит в несколько этапов:
- Мембрана паразитофорной вакуоли сначала становится проницаемой.
- Спустя несколько минут она разрывается на фрагменты.
- В течение следующих минут происходит драматический коллапс цитоскелета эритроцита — белковой сети, обеспечивающей механическую поддержку клетки.
«Наше открытие, что паразит индуцирует ранний этап проницаемости мембраны вакуоли до её разрушения, за которым следует распад цитоскелета эритроцита за считанные минуты прямо перед эгрессом, меняет наше представление о том, как контролируется этот процесс», — говорит профессор Блэкман.
Значение для медицины
Понимание механизмов вторжения и эгресса открывает новые возможности для создания лекарств.
- Большинство современных препаратов предотвращают рост паразита в эритроцитах, но в мире растет резистентность ко всем ним.
- Новые знания могут помочь в разработке принципиально новых классов лекарств, которые останавливают вторжение паразита в эритроциты или его побег из них, блокируя развитие болезни.
Публикации:
- Plasmodium falciparum rhoptry protein RhopH3 plays essential roles in host cell invasion and nutrient uptake — опубликована в eLife.
- Parasitophorous vacuole poration precedes its rupture and rapid host erythrocyte cytoskeleton collapse in Plasmodium falciparum egress — опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.