Малярия — опасное для жизни заболевание. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, в 2012 году было зарегистрировано около 207 миллионов случаев малярии.
Дети в Африке подвергаются особенно высокому риску, и на сегодняшний день нет утвержденной вакцинации. Заболевание вызывают паразиты Plasmodium — одноклеточные паразиты, которые переносятся комарами. Возбудитель попадает в организм человека через укус и вызывает типичные симптомы, такие как периодические лихорадки, тошнота и головные боли.
Чтобы войти в клетки человека и снова покинуть их, паразиты должны быть подвижными. Для этого они используют структурный белок под названием актин.
Актин содержится почти во всех живых организмах, где он является одним из наиболее распространенных белков. Внутри клеток он выполняет множество задач: обеспечивает стабильность, позволяет клеткам делиться и делает возможным движение отдельных клеток. Динамическое поведение, необходимое для этих процессов, обеспечивается отдельными глобулярными молекулами актина, которые собираются вместе, образуя нитевидные структуры, называемые филаментами. Малярийный паразит обладает двумя версиями актина, актином I и актином II, которые существенно отличаются друг от друга.
Несмотря на то, что эти структурные белки имеют решающее значение для инфекционности патогена, исследователи до сих пор не смогли продемонстрировать образование филаментов у паразита.Ученым из HZI, Немецкого электронного синхротрона (DESY) и Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) вместе с международными партнерами теперь удалось обнаружить сборку филаментов паразитических белков актина II.
Для этого они использовали электронную микроскопию, которая преодолевает предел разрешения классической световой микроскопии. Самцы малярийных паразитов, из которых ученые удалили актин II, не могли образовывать зрелые половые клетки и, следовательно, не могли воспроизводиться и размножаться. По-видимому, для этого процесса недостаточно иметь только один вариант актина. Как нити способствуют созреванию половых клеток, пока неясно.
Но почему эти два белка показывают такое разное поведение?Чтобы ответить на этот вопрос, группа исследователей расшифровала структуру глобулярных белков актина с помощью рентгеновского излучения. «Мы смогли определить структуры актина I и актина II с очень высоким разрешением — до 1,3 и 2,2 Ангстрема соответственно. При этом мы находимся в диапазоне отдельных атомов», — говорит руководитель проекта профессор Инари Курсула. «Структуры показывают нам, что эти два варианта отличаются друг от друга больше, чем актины в любом другом известном живом организме». Высокое разрешение позволило исследователям идентифицировать области в белках, которые вызывают различное поведение. «Теперь мы понимаем, что актиновые филаменты Plasmodium очень отличаются от других актиновых филаментов, например, от тех, что встречаются у людей, и что они собраны совершенно другим способом.
Теперь, когда мы знаем структурную основу этого, мы можем искать способы специфического воздействия на цитоскелет паразита », — говорит Курсула. Эти знания могут в будущем способствовать разработке индивидуальных противомалярийных препаратов.