Оказывается, у паразитов есть специальный ген-отмычка, без которого они навечно застревают внутри зараженной клетки.
Паразитарные инфекции остаются одной из главных проблем здравоохранения в мире. Возьмем хотя бы малярийного плазмодия: он давно и хорошо изучен, но ученые до сих пор спорят о деталях его жизненного цикла. Особенно много вопросов вызывает финальная стадия пребывания паразита в клетке — момент, когда ему нужно из нее выбраться. Этот процесс называют эгрессом.
Недавно японские биологи из Университета Осаки смогли пролить свет на этот механизм. Им помог случайный, но важный ген под названием MIC11. Чтобы разобраться, как именно паразиты покидают клетку, исследователи наблюдали за токсоплазмой — тем самым микроорганизмом, который вызывает токсоплазмоз и может поражать нервную систему. Результаты их работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Жизненный цикл токсоплазмы устроен хитро. Он начинается в так называемом окончательном хозяине, где паразит может размножаться половым путем. Для токсоплазмы такой хозяин — кошка, домашняя или дикая, неважно. В ее кишечнике паразит чувствует себя идеально. А вот для бесполого размножения ему подходят практически любые теплокровные животные, включая человека, — они служат промежуточными хозяевами.
Внутри клеток хозяина паразиты размножаются, а когда ресурсы заканчиваются, должны выйти наружу, чтобы заразить нового хозяина. Но как именно они это делают? Раньше ученые уже искали гены, отвечающие за выход, но их данные часто противоречили друг другу. Почему так выходило? Дело в методике. Чтобы найти нужные гены, исследователям часто приходилось вскрывать зараженные клетки во время опыта. Естественно, в таких условиях невозможно было понять, что именно сломалось: сам механизм выхода или что-то пошло не так из-за вмешательства.
Команда из Осаки поступила иначе. Они не стали тревожить клетки и применили подход in vivo, то есть наблюдали за процессами в живом организме. Для поиска генов они использовали современный инструмент CRISPR.
Руководитель исследования Юта Тачибана поясняет:
Мы впервые применили этот метод для скрининга в живом организме и точно определили, что без гена MIC11 паразит не может прорвать оболочку клетки, а значит, не может выйти наружу.
Когда ученые искусственно удалили этот ген, токсоплазма словно заперлась в клеточной ловушке. Она продолжала жить, но разрушить стенку хозяйской клетки уже не могла. Жизненный цикл обрывался, и инфекция не развивалась дальше.
Но и это еще не все. Профессор Масахиро Ямамото, старший автор работы, добавляет:
Нам удалось выяснить, что белок, закодированный в гене MIC11, взаимодействует с другим белком — PLP1. Этот белок и раньше был известен как ключевой игрок в процессе выхода, но теперь мы видим, что он действует не в одиночку.
То есть MIC11 и PLP1 работают в связке, и без одного из них второй бесполезен.
Открытие дает четкое понимание того, как паразиты преодолевают клеточные барьеры. И это не просто академический интерес. Полученные знания помогут разработать новые лекарства не только от токсоплазмоза, но и от малярии, ведь у многих паразитов похожие механизмы. А значит, терапия может стать более прицельной и эффективной.
Ранее ученые выяснили, что гриб-паразит кордицепс способен зомбировать лишь один вид муравьев.