Слушать новости
Размер шрифта
Маленький текст
Средний текст
Большой текст

Биология

AP Photo/Abbas Dulleh

«От малярии умирает в 15 раз больше людей, чем от СПИДа»

Победить смертоносные болезни помогут простейшие организмы

Владимир Корягин

Появление лекарства от смертельно опасных заболеваний наподобие малярии стало еще ближе благодаря работе российских ученых, исследовавших происхождение паразитизма.

О статье, которая опубликована в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences и которая посвящена споровикам, «Газете.Ru» рассказал один из ее авторов — кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории микробиологии при Институте биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН Денис Тихоненков.

— Зачем изучать споровиков?

— Споровики, или апикомплексы, являются важнейшей группой паразитов, включающей в себя возбудителей малярии и токсоплазмоза. До сих пор в мире не разработаны действенные медицинские препараты против этих паразитов.

От малярии ежегодно умирает от 1,5 млн до 3 млн человек, что в 15 раз больше, чем от СПИДа. Однако эволюционный путь происхождения столь хорошо приспособленных к паразитизму организмов от свободноживущих предков не ясен.

Споровики имеют специфические клеточные органеллы — апикальный комплекс, который обеспечивает проникновение паразита в клетку хозяина и его последующую защиту. Вопрос о происхождении данных органелл представляется чрезвычайно важным.

Кроме того, понимание путей происхождения паразитических споровиков сильно усложняется из-за присутствия в их клетках нефотосинтезирующих пластид апикопластов, от наличия которых паразиты имеют комплексную метаболическую зависимость: в апикопласте вырабатываются ферменты, контролирующие биосинтез изопренов и жирных кислот.

— Как проходили изыскания?

— Под руководством доктора биологических наук Александра Мыльникова на базе ИБВВ РАН нами была разработана и успешно апробирована методика выделения из природных проб и культивирования хищных простейших с применением бактериотрофных жгутиконосцев в качестве пищевого объекта. В разнотипных пресных и морских водоемах нами были обнаружены и выделены в клональные культуры уникальные хищные простейшие — жгутиконосцы колподеллиды, являющиеся по результатам наших исследований ближайшими родственниками споровиков.

При изучении строения их клеток и питания оказалось, что они высасывают клетки своих жертв и, как и паразитические споровики, содержат структуры апикального комплекса. Для исследования ультраструктуры клеток применялась трансмиссионная электронная микроскопия. В настоящее время наша лаборатория в ИБВВ РАН единственная в мире располагает живыми культурами данных протистов.

Мной были проведены молекулярные работы и исследованы геномы колподеллид наряду с ДНК фотосинтетических одноклеточных водорослей хромерид. Основным методом молекулярных исследований явилось высокопроизводительное секвенирование нового поколения на платформе Illumina.

— Что было сделано вами в ходе исследования?

— Впервые в мире нами была предпринята попытка исследования происхождения паразитизма у споровиков посредством изучения геномов их ближайших свободноживущих родственников — фотосинтетических водорослей хромерид и хищных жгутиконосцев колподеллид.

Так, на основании филогеномного анализа нам удалось доказать, что фотосинтетические водоросли хромериды (Chromera и Vitrella) и хищные жгутиконосцы колподеллиды (Colpodella, Voromonas, Alphamonas) образуют единую монофилетическую группу и являются ближайшими родственниками паразитических споровиков.

Данную группу мы выделяем как новый таксон Chrompodellida.

Справка:

О пластидных генах

Внутри данного таксона нами было выявлено наличие пластидных генов у всех гетеротрофных (нефотосинтезирующих) колподеллид. Более...

В целом нам удалось доказать, что происхождение и эволюция апикомплексных паразитов первоначально не связаны с приобретением новых структур и компонентов клеток и генома, а скорее связаны с потерей и модификацией таковых, уже имеющихся у их свободноживущих родственников — водорослей хромерид и хищных жгутиконосцев колподеллид. Это так называемое явление преадаптации.

— Какие перспективы у направления, которому посвящена данная работа?

— Молекулярные исследования современных аналогов предковых форм споровиков имеют в том числе медицинское значение. Важно, что структуры апикального комплекса хищных колподеллид и паразитов, обеспечивающие им жизнедеятельность, являются их специфической особенностью.

Именно это и делает эти клеточные органеллы перспективной мишенью для терапевтических препаратов: например, ингибирующих роптрии-ассоциированные протеины.

В ходе исследований транскриптома колподеллид выявлены ассоциированные с апикальным комплексом специфические белки, что приведет к существенному расширению данных, используемых для разработки терапевтических методов и препаратов — в частности, противомалярийных.

Полученные обобщения позволят прояснить нерешенные теоретические вопросы о происхождении пластид паразитических споровиков и других одноклеточных, а также апикальных клеточных органелл инвазии паразитов, что позволит предположить возможные пути возникновения важнейших эволюционных новообразований, таких как фотосинтез и паразитизм.

Дальнейший поиск и изучение древнейших простейших, находящихся в основании ветвей филогенетического древа жизни, позволят прояснить происхождение и раннюю эволюцию и других важных для человека групп одноклеточных, а также некоторых многоклеточных организмов.

— Где проводились изыскания?

Работы проводились на базе Института биологии внутренних вод РАН в поселке Борок и Университета Британской Колумбии в Канаде. Финансирование исследований с российской стороны осуществлялось за счет Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) и Российского научного фонда (РНФ).