Паразиты, вызывающие в Африке эпидемии смертельной сонной болезни,
избегают обнаружения иммунной системой благодаря смене белков,
синтезирующихся для оболочки организмов, которая происходит из-за
разрыва сразу двух цепочек в спирали ДНК простейших, сообщается в
исследовании, опубликованном в журнале Nature.
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.
|