Тропическая малярия, как известно, вызывается паразитом, названным малярийным плазмодием. Для его выживания и распространения требуется белок актин. Ученые из Центра Гельмгольца по исследованию инфекций (Helmholtz Centre for Infection Research (HZI)) в Германии при помощи обладающих высоким разрешением методов структурной биологии детально изучили различные варианты этого белка в паразите.

Малярия – смертельно опасное заболевание; особому риску подвержены дети, живущие в Африке, где на сегодняшний день не предусмотрена вакцинация. Малярийный плазмодий – одноклеточный паразит, который переносится москитами. Он попадает в организм через укус и вызывает типичные симптомы в виде периодической лихорадки, тошноты и головных болей. Для того чтобы попасть внутрь человеческой клетки, а затем покинуть ее паразит должен быть подвижным. Для этого ему необходим структурный белок актин. Актин находится практически во всех живых организмах и является одним из наиболее распространенных белков. Внутри клеток он участвует в выполнении множества задач, в частности обеспечивает стабильность клеток, играет роль в процессе их деления, делает возможным перемещение одиночных клеток. Динамическое поведение, необходимое для этих процессов, становится возможным за счет сборки индивидуальных молекул актина с формированием нитевидных структур, названных филаментами. У малярийного плазмодия найдено два варианта актина I и II, которые значительно отличаются друг от друга. Даже если эти белки играют решающую роль при инфицировании, исследователи до недавнего времени не могли обнаружить формирование филаментов внутри паразита.

Ученым из HZI, исследовательского центра «Немецкий электронный синхротрон» (German Electron Synchrotron (DESY)) и Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) вместе с иностранными коллегами под электронным микроскопом, обладающим значительно большей разрешающей способностью по сравнению с классическим световым, удалось обнаружить сборку филаментов из актина типа II. Мужские особи малярийного плазмодия, у которых удалили актин II, не могли формировать половые клетки и, следовательно, были неспособны к воспроизведению и размножению. Актин II был обнаружен только в гаметоцитах и на той стадии, когда паразит находится в организме москита, тогда как актин I присутствует на протяжении всего его жизненного цикла. Каким образом филаменты способствуют созреванию половых клеток пока неясно.

Исследователей заинтересовал вопрос, почему два этих белка так по-разному себя ведут. Чтобы ответить на него, они расшифровали структуру глобулярных белков актина, используя рентгеновское излучение. Им удалось при высоком разрешении рассмотреть одиночные атомы, и оказалось, что эти два варианта актина отличаются друг от друга в большей степени, чем актины в любых других известных живых организмах. Высокое разрешение позволило идентифицировать области в структурах белков, которые и определяют различие в их поведении. Руководитель проекта профессор Инари Курсула (Inari Kursula) говорит: «Мы обнаружили, что актиновые филаменты плазмодия весьма отличаются от других актиновых филаментов, в частности человеческих. Их сборка происходит совершенно по-другому. Сейчас, основываясь на том, что мы узнали об их структуре, мы можем искать пути целенаправленного воздействия на цитоскелет паразита». Это открытие может в будущем способствовать созданию специально разработанных противомалярийных препаратов.