Переход к половой фазе у малярийного плазмодия регулируется комплексом на основе GCα

Фаза переноса малярийных плазмодиев комарами ассоциирована с облигаторной половой стадией жизненного цикла. Формирующиеся и созревающие в эритроцитах гаметоциты (предшественники половых клеток) после попадания в организм комара активируются, покидают эритроциты и дифференцируются в зрелые гаметы. Этот процесс регулируется рядом факторов — понижением температуры и повышением pH при переходе из организма человека в организм комара, а также присутствующей в кишечнике насекомого ксантуреновой кислотой (XA). В новой работе ученые из Швейцарии описали мембранный комплекс на основе гуанилатциклазы альфа, который воспринимает эти сигналы и регулирует гаметогенез и другие стадии жизненного цикла плазмодия.

Ранее было показано, что активация гаметоцитов идет через сигнальный каскад задействующий циклический гуанозинмонофосфат (cGMP), уровень которого регулируется при помощи гуанилатциклаз (GC) и фосфодиэстераз (PDE). У плазмодия есть два GC — GCα и GCβ.

Авторы провели ряд экспериментов, в которых на культуру гаметоцитов Plasmodium bergii воздействовали XA или повышением pH при температурах в 20° или 30°C. Воздействие XA или высокого pH изменяло уровень внутриклеточного кальция, что свидетельствовало о повышении уровня cGMP. При температуре 37°C не происходило развитие гаметоцитов в гаметы, несмотря на активацию cGMP. В то же время воздействие только низкой температуры не вызывало активацию гаметоцитов, это говорит о том, что низкая температура необходима, но недостаточна для развития гаметоцитов в гаметы.

Далее исследователи повторили эту серию опытов, на этот раз с различными нокаутными (KO) линиями, для установления молекул, ключевых для активации гаметоцитов. Было показано, что нокаут PDEα и PDEδ предотвращает преждевременную активацию гаметоцитов. Среди белков GC группы ключевая роль в активации гаметоцитов была идентифицирована для GCα — нокаут этого белка предотвращал запуск сигнального каскада.

Так как на P. yoelii ранее было показано, что активность GCα требует присутствия белка GEP1, авторы решили проверить, есть ли у него какие-то еще функциональные партнеры. Анализ белковых взаимодействий выявил функциональные связи GCα c GEP1, CDC50B, UGO (unique GC organizer) и SLF (signaling linking factor). При этом последние два белка, судя по всему, формируют функциональный комплекс, так как данная «триада» идентифицировалась как при проведении иммунопреципитации по GCα, так и по UGO.

Нокаут CDC50B не влиял на активацию гаметоцитов. В то же время искусственное подавление экспрессии SLF и UGO (KO линии получить не удалось) оказывало значительный эффект на активность GCα. При этом подавление SLF приводило к нарушению базальной активности GCα, в то время как подавление UGO препятствовало повышению активности GCα в ответ на стимуляцию активации гаметоцитов.

Ученые также проанализировали роль UGO-GCα комплекса у шизонтов (на стадии бесполого размножения) малярийного плазмодия. Оказалось, что две молекулы взаимодействуют и на этой стадии жизненного цикла. Более того, вызванное UGO повышение активности GCα оказалось критичным для выхода мерозоитов (подвижной стадии паразита) из эритроцитов. При этом в лабораторных условиях отсутствие UGO можно компенсировать ингибированием PDE. Повышение активности GCα также сопровождалось снижением мембранного натяжения как самого паразита, так и инфицированных эритроцитов.

Таким образом, работа показала ключевую роль комплекса GCα-UGO-SLF как платформы, обеспечивающей функционирование регуляторных сигнальных путей на разных стадиях жизненного цикла малярийного плазмодия. Авторы считают, что воздействие на этот комплекс может остановить развитие малярии.

У малярийного плазмодия найден новый ген устойчивости к хлорохину