Evropští a američtí vědci učinili zásadní krok k pochopení toho, jak se parazit způsobující malárii dokáže v těle hostitele i přenašeče tak agresivně množit. Týmy z univerzity v Heidelbergu, německého centra pro výzkum rakoviny DKFZ a Harvardovy univerzity poprvé popsal dva dosud neobjasněné procesy: molekulární kotevní systém držíci nová jádra parazita a strategii asynchronního dělení dědičné informace. Výsledky publikované v odborných časopisech The EMBO Journal a Nature Communications ukazují, že právě tyto vysoce specializované mechanismy představují ideální cíl pro budoucí generaci antimalarik.
- Molekulární kotva tvořená dvěma proteiny spojuje nově vznikající jádro parazita se špičkou dceřiné buňky.
- Jádra parazita soupeří o omezené bílkovinné zdroje, což vede k asynchronnímu, ale extrémně rychlému dělení.
- Nové poznatky mohou pomoci překonat rostoucí rezistenci parazitů vůči stávajícím léčivům.
Molekulární kotva drží klíč k životaschopnosti parazita
Při namnožení v červených krvinkách i ve střevě komára uplatňuje původce malárie (Plasmodium) zcela odlišnou strategii než lidské buňky. Místo běžného rozdělení jedné buňky na dvě dceřiné nejprve zjednodušeně řečeno desetinásobně, stonásobně nebo až tisícinásobně zmultiplikuje svůj genetický materiál a až poté naráz vytvoří odpovídající počet nových parazitů.
Vědecký tým pod vedením profesora Friedricha Frischknechta z Heidelbergu a profesora Jeffreyho Dvorina z Bostonu identifikoval dvě klíčové bílkoviny, které tvoří jakési molekulární lano. Toto lano propojuje každé nové jádro se špičkou vznikající dceřiné buňky.
Pokud parazitům v experimentu jedna ze složek této molekulární kotvy chyběla, sice dokázali replikovat svůj genom, ale nebyli schopni vytvořit životaschopné potomstvo.
V těle komárů vedla absence kotvy k téměř úplnému zastavení tvorby sporozoitů, tedy infekčního stadia, které se při štípnutí přenáší na člověka. Bez tohoto propojení se celý proces tvorby dceřiných buněk zhroutí, protože vyvíjející se parazité nedokážou vtáhnout jádro dovnitř ani správně nasměrovat struktury potřebné pro invazi do buněk hostitele.
Soutěž o bílkoviny zrychluje dělení buněčných jader
Druhý výzkumný projekt, na kterém spolupracoval Dr. Markus Ganter s týmem teoretických fyziků a systémových biologů, objasnil způsob, jakým parazit vytváří svá jádra. V krvi hostitele se jádra parazita množí asynchronně – zatímco jedno jádro replikuje genom, sousední jádro již prochází dělením.
Pomocí mikroskopie živých buněk a matematického modelování vědci zjistili, že jádra soupeří o sdílený a omezený bílkovinný zdroj nezbytný pro replikaci DNA. Jakmile jedno jádro zdroj získá, ostatní musejí počkat, než se bílkovina opět uvolní.
Tento zdánlivý nedostatek kapacit parazita nezpomaluje, ale naopak mu umožňuje využívat dostupné bílkoviny téměř bez prostojů a množit se ještě rychleji než při plně synchronním dělení.
Nově odhalené mechanismy nabízejí šanci v boji s rezistencí
V lidském těle dokáže jediný parazit uvnitř jaterní buňky vyprodukovat desítky tisíc potomků, kteří následně napadají červené krvinky, kde z jednoho parazita vzniká zhruba 30 dceřiných buněk. V komárech pak jediný parazit ve střevní stěně vytvoří kolem 5 000 potomků směřujících do slinných žláz.
Současná antimalarika cílují především na množení parazita v krvi a v játrech, patogen si však vůči nim vytváří čím dál častěji rezistenci. Pro praktickou medicínu to znamená, že identifikace takto specifických buněčných procesů představuje pro vývojáře léčiv ideální příležitost. Zablokování molekulární kotvy či narušení asynchronního dělení by pro parazita znamenalo selhání reprodukce, aniž by došlo k poškození lidských buněk.
Považujete vývoj nových látek cílících na molekulární mechanismy parazitů za nejslibnější cestu k vymýcení malárie? Podělte se o svůj názor v diskusi pod článkem.
