Цивилизация
Исследователи из Медицинской школы университета Вашингтона обнаружили белок, по всей видимости являющийся ахиллесовой пятой паразитов. Он жизненно необходим для их жизни, очень уязвим и уникален для данных микробов, то есть врачи могут искать средства для его подавления, не опасаясь, что они окажут негативные побочные эффекты на аналогичные структуры в организме пациента.
Белковый фермент кальций-зависимая протеинкиназа 1 (КЗПК1) производится Toxoplasma gondii — возбудителем токсоплазмоза, криптоспоридиями — возбудителями диареи, плазмодиями — возбудителями малярии и другими сходными паразитами.
В работе, опубликованной в Nature, ученые показали, что генетически модифицированный КЗПК1 блокирует сигналы, которые паразиты toxoplasma используют для контроля движения.
Это нарушает их работу, мешая им внедряться в клетку хозяина и покидать ее.
Кроме того, найдено вещество, которое эффективно блокирует сигнализирующую систему ориентации у toxoplasma.
Токсоплазмоз – заболевание, наиболее опасное для беременных женщин. Хотя взрослые люди редко серьезно страдают от этого паразита, в организме матери он может передаться плоду. В этом случае возможна внутриутробная гибель плода, смерть новорожденного или тяжелые поражения различных его органов: нервной системы, глаз и т. д.
Домашние кошки очень часто являются носителями этого паразита, как и домашний скот, и дикие животные. Именно поэтому беременным женщинам рекомендуют поручать менять наполнитель в кошачьем туалете кому-нибудь другому. Кроме того, человек может заразиться, употребляя в пищу мясо, не прошедшее достаточной тепловой обработки, или через воду, зараженную спорами. По данным эпидемиологов, носителями toxoplasma является каждый четвертый житель Земли. Чаще всего болезнь протекает бессимптомно, тяжелыми проявлениями страдают лишь пациенты со слабой иммунной системой. У здоровых людей паразит очень редко вызывает серьезные заболевания глаз и центральной нервной системы.
Изучение роли КЗПК1 – ключ к понимание функционирования токсоплазм. Для этого исследователи создали генетически модифицированную форму паразита, из которого обычный геном КЗПК1 был изъят и заменен на модифицированный геном-ключ, которым можно «запускать» и «останавливать» работу белка.
Выяснилось, что при «выключении» КЗПК1 паразит оказывает парализованным и не может передвигаться в клетках хозяина.
«Включение» белка восстанавливало функции паразита.
Дальнейшие эксперименты показали, что КЗПК1 контролирует способность токсоплазмы выделять белки, работающие как «рукоятки» паразитической клетки, необходимые для движения в окружающей среде и преодоления клеточных мембран.
Изучена и трехмерная молекулярная структура КЗПК1 — эта работа опубликована в Nature Structural and Molecular Biology. Ученым удалось найти в белке участок, блокировка которого воздействием лекарственных препаратов может блокировать работу всего механизма. Оказалось, что эта «ахиллесова пята» у КЗПК1 защищена гораздо хуже, чем у большинства других киназ, в том числе и ферментов человеческого организма.
Таким образом, используя эту область для взаимодействия с лекарством, можно успешно блокировать работу паразита, не поражая функций клеток человека: структуры белка в них сильно отличаются и не могут пострадать аналогичным образом.
Ученые надеются, что аналогичный механизм будет эффективен и для борьбы с куда более грозным паразитом – малярийным плазмодием, который ежегодно уносит по 800 тысяч человеческих жизней.