Скелет малярийного паразита раскрывает свои секреты

Плазмодий — паразит, вызывающий малярию, одно из самых смертоносных паразитарных заболеваний. Для завершения жизненного цикла паразиту требуются два хозяина — комар рода Anopheles и человек — и на каждом этапе он проходит через разные формы. Переход от одной формы к другой сопровождается масштабной реорганизацией цитоскелета. Две команды из Женевского университета (UNIGE) пролили новый свет на организацию цитоскелета у плазмодия. Их исследование, опубликованное в PLOS Biology, детально описывает организацию скелета паразита в беспрецедентном масштабе, адаптировав недавно разработанную технику — микроскопию расширения. Клетки «надувают» перед визуализацией, что обеспечивает доступ к структурным деталям на нанометровом уровне. Исследование выявило следы органеллы под названием «коноид», которая, как считалось, отсутствует у этого вида, несмотря на её ключевую роль во вторжении в хозяина у близкородственных паразитов.

Цитоскелет, или клеточный скелет, состоит из сети нескольких типов филаментов, включая актин и тубулин. Он придаёт клетке жёсткость, позволяет прикреплять или перемещать органеллы и молекулы внутри клетки, а также обеспечивает её деформации. По мере перехода паразита между стадиями развития его цитоскелет претерпевает повторяющиеся, радикальные реорганизации. В частности, плазмодию нужен очень специфический цитоскелет, чтобы двигаться и проникать через мембранные барьеры клеток хозяина — два процесса, центральных для патогенеза паразитов, вызывающих малярию. «Из-за очень маленького размера плазмодия — до 50 раз меньше человеческой клетки — рассмотреть его цитоскелет технически сложно», — говорит Элуази Бертьо, исследователь UNIGE и первый автор исследования.

«Вот почему мы адаптировали наш протокол микроскопии расширения, который заключается в "надувании" биологического образца с сохранением его исходной формы, чтобы его можно было наблюдать с разрешением, которого раньше никогда не достигали», — говорит Виржини Амель, исследователь кафедры клеточной биологии факультета наук UNIGE и со-руководитель исследования.

Рудиментарная форма органеллы

Исследователи наблюдали паразита на стадии оокинеты — формы, ответственной за вторжение в среднюю кишку комара, что является важным шагом для распространения малярии. На кончике паразита была видна структура из тубулина. Эта структура похожа на коноид — органеллу, участвующую во вторжении в клетки хозяина у родственных паразитов типа Apicomplexa. «Однако структура, наблюдаемая у плазмодия, кажется дивергентной и редуцированной по сравнению с хорошо описанным коноидом токсоплазмы — паразита, вызывающего токсоплазмоз. Нам ещё предстоит выяснить, важен ли этот рудиментарный коноид также для вторжения плазмодия в клетки хозяина», — говорит Матьё Броше, профессор кафедры микробиологии и молекулярной медицины медицинского факультета UNIGE.

Цитоскелет под микроскопом

Открытие этого рудиментарного коноида демонстрирует возможности микроскопии расширения, которая позволяет рассматривать структуры цитоскелета в наномасштабе без необходимости в специализированных микроскопах. Используемая в сочетании с электронной микроскопией и подходами микроскопии сверхвысокого разрешения, эта методика добавляет молекулярные детали к доступной структурной информации, прокладывая путь к более углублённым исследованиям цитоскелета и его молекулярной организации. Это позволит лучше понять, как плазмодий вторгается в клетки хозяина — процесс, необходимый для патогенеза этого паразита.