Исследователи из Медицинской школы Университета Индианы обнаружили, как опасный паразит поддерживает постоянный запас питательных веществ, размножаясь внутри своей клетки-хозяина: он призывает к доставке.
Toxoplasma gondii - одноклеточный паразит, способный заразить любое животное, включая человека. До одной трети случаев инфицирования людей происходит в результате контакта с кошачьими экскрементами, зараженной пищей или водой. Хотя паразит вызывает острое заболевание только у людей с ослабленным иммунитетом, инфекция является постоянной и связана с неврологическими заболеваниями, такими как шизофрения и расстройство ярости.
Паразит может внедряться практически во все типы клеток организма. Оказавшись внутри, он начинает экспоненциально делиться, процесс, который требует большого количества ресурсов. Паразит извлекает большую часть питательных веществ, необходимых для репликации, из клетки-хозяина, включая незаменимые аминокислоты, такие как аргинин. Поскольку аргинин быстро истощается в клетке-хозяине, исследователи хотели узнать, откуда паразит получает больше аминокислот, чтобы стимулировать его размножение до сотен.
В совместном исследовании, финансируемом Национальным институтом здравоохранения, профессором микробиологии и иммунологии Биллом Салливаном, доктором философии, и профессором биохимии и молекулярной биологии Рональдом Веком, доктором философии, была выявлена реакция клеточного голодания на стресс, которая возникает в течение двух часов после заражения токсоплазмой. Исследованием руководил Лео Аугусто, научный сотрудник лабораторий Салливана и Века, который использовал различные мутантные клетки-хозяева, чтобы определить, что белок под названием GCN2 активируется, когда паразиты потребляют запас аргинина клетки-хозяина. Аугусто наметил каскад событий после активации GCN2, что привело его к открытию того, что клетки-хозяева, инфицированные токсоплазмой, экспрессируют на своей клеточной поверхности больше переносчика аргинина, называемого CAT1. CAT1 доставляет больше аргинина в инфицированную клетку, чтобы токсоплазма могла продолжать переедать.
Эти результаты показывают, что инфицированные клетки-хозяева могут ощущать истощение своих питательных веществ. Не обращая внимания на паразитов, растущих внутри них, клетки-хозяева невольно готовятся внести больше аргинина, чтобы компенсировать потерю. Идентификация белков, таких как GCN2, которые важны для роста и размножения паразитов, может служить многообещающей мишенью для новых лекарств для лечения внутриклеточных патогенов.
«Патогены, которые живут и растут внутри клеток, сталкиваются с особыми проблемами», - сказал Салливан. «Внутриклеточные патогены должны размножаться, не поднимая тревогу, но для того, чтобы расти, им необходимо воровать питательные вещества у хозяина. Наше исследование показывает, что токсоплазма получает дополнительные питательные вещества, просто перехватывая реакцию голодания, уже заложенную в клетке-хозяине."
Делает ли паразит это намеренно или это счастливая случайность, до сих пор остается открытым вопросом. Работа Аугусто, по-видимому, предполагает второе, поскольку паразиты с недостаточным поглощением аргинина не вызывают сильной реакции голодания в клетках-хозяевах.