Такая "смена камуфляжа" Trypanosoma brucei происходит после того, как иммунная система начинает эффективно бороться с инфекцией, а потому каждый раз после изменения состава белковой оболочки паразита организму человека приходится начинать борьбу с начала. При отсутствии медицинского лечения болезнь, разносимая мухами цеце, неизбежно приводит к летальному исходу.

Впервые такое объяснение тяжелого течения сонной болезни, так же известной как африканский трипаносомоз, было предложено в модельном исследовании, опубликованном в 2007 году.

Тогда профессор Джордж Кросс (George A.M. Cross), руководитель лаборатории молекулярной паразитологии в Рокфеллеровском университете, и его коллеги предположили, что длина теломер - специальных последовательностей в ДНК, защищающих концевые участки хромосом - определяет частоту, с которой происходят разрывы всей цепочки.

Ученым было известно, что все гены, кодирующие белки из группы вариабельных поверхностных гликопротеинов (variant surface glycoprotein - VSG), образующих оболочку паразита, находятся в 15-20 различных позициях в его геноме недалеко от концевых участков хромосом.

Разрывы в двойной спирали ДНК, прилегающей к гену, кодирующему один из белков оболочки, в свою очередь происходят, когда теломеры становятся очень короткими. Они блокируют дальнейшую экспрессию гена одного из гликопротеинов VSG и запускают синтез другого белка из этой группы.

Предложенная модель нуждалась в доказательствах, которые стало возможным получить благодаря сотрудничеству Кросса с профессором Ниной Папавасилиоу (Nina Papavasiliou), возглавляющей Лабораторию биологии лимфоцитов в том же университете.

Папавасилиоу и её коллеги не только смогли очень точно измерить изменение частоты разрыва ДНК организма по мере его развития, но так же научились искусственно разрывать хромосомы в тех позициях, где это происходит в естественных условиях жизни паразита.

Оказалось, что в лабораторных условиях, когда на Trypanosoma brucei не оказывается давление со стороны иммунной системы, частота смены его оболочки примерно на два порядка меньше, чем при его развитии в организме человека.

Ученые сумели показать, как использование фермента дрожжей, искусственно разрывающего цепочку ДНК, увеличивает частоту смены белковой оболочки паразитами в 250 раз.

Благодаря такому подходу авторы статьи доказали, что к смене белка в оболочке паразита действительно приводит разрыв его ДНК. Этот разрыв приводит к дупликации другого гена, синтезирующего другой белок из группы VSG, который занимает место своего предшественника.

Этот механизм похож на механизм, с помощью которого B-лимфоциты иммунной системы перестраивают собственную ДНК в поиске комбинации, подходящей для уничтожения посторонних патогенов в организме, количество которых ограничено только изобретательностью природы.

Авторы исследования уверены, что им удалось описать общие принципы перестройки ДНК во всех типах живых систем, и надеются, что их работа поможет в изучении механизма распространения других опасных заболеваний и в создании методик борьбы с ними.