Мой Геном: научно-популярный портал о генетике

Мой Геном » Библиотека » Сонная болезнь ломает ДНК

Сонная болезнь ломает ДНК

Дата: 2009-05-19 / Обсуждение [0]

Возбудители сонной болезни прячутся от иммунной системы, постоянно меняя поверхностную оболочку. Делают они это весьма активно, разрывая свою ДНК для запуска генной конверсии. По иронии, тот же механизм помогает нашим иммунным клеткам синтезировать миллионы вариантов антител.

«Гонка вооружений» между паразитами или инфекционными агентами с одной стороны и иммунной системой с другой заставляет обе стороны проявлять максимум изобретательности. И человеку вместе с остальными млекопитающими здесь действительно есть чем гордиться: естественные барьеры, секреторные антитела слюны и слезы, узкая специализация иммунокомпетентных клеток и, безусловно, гуморальный и клеточный иммунитет, основанный на сверхточном распознавании поверхностных молекул-мишеней чужеродного организма.

Микроскопические «враги» не остаются в долгу. Они усложняют свой жизненный цикл, чтобы как можно шире распространиться по организму хозяина, как, например, малярийный плазмодий. Они поражают сами иммунокомпетентные органы и клетки, как ВИЧ. Они используют клетки первой линии защиты, чтобы как можно быстрей добраться до основной мишени, а могут даже прятаться внутри тех, кто казалось бы, должен их попросту переварить, как возбудители туберкулеза микобактерии. А перечислить всех, кто использует для обмана нашей иммунной системы многочисленные системы ложных сигналов, вообще не представляется возможным.

Но, безусловно, первую строчку в списке ухищрений, на которые идут микробы, занимает изменчивость – способность изменять поверхностные маркеры, по которым происходит адресное узнавание врага, когда он повторно проникает в наш организм. Нина Папавизилиу из Института имени Рокфеллера в Нью-Йорке и ее коллеги сумели объяснить активную перестройку «портрета» Trypanosoma brucei, вызывающей сонную болезнь.

Оказалось, что ее поверхностные гликопротеины меняются благодаря тому же механизму, который обеспечивает многообразие антител в нашем организме, – двухцепочечному разрыву ДНК с последующей конверсией генов.

Безусловно, изменчивость характерна для всех живых организмов и именно ей мы обязаны многообразием форм и яркостью красок, но механизмы этой изменчивости разнообразны и сами по себе. Развитием устойчивости к антибиотикам у синегнойной палочки или появлением нового штамма гриппа мы обязаны «пассивному пути»: разнообразные случайные мутации возникают у всех организмов, особенно при размножении, и если эта мутация оказывается жизнеопределяющей (до неузнаваемости меняет поверхность вируса или вдруг позволяет какому-то ферменту разрушать антибиотик), она закрепляется в будущих поколениях.

Второй вариант изменчивости – «направленный» поиск. Например, перестройка хромосом при образовании половых клеток, которой мы обязаны многочисленными отличиями от родителей.

К последнему методу и прибегают возбудители сонной болезни человека и крупного рогатого скота при проникновении в организм.

После укуса мухи-цеце трипаносомы, относящиеся к эукариотам и потому являющиеся паразитами, на некоторое время остаются в небольшом шанкре под кожей. Потом они начинают распространяться по организму, вызывая нарушение функции различных органов и систем, завершающееся проникновением в мозг. А иммунная система не может справиться с паразитами из-за большого разнообразия поверхностных гликопротеинов.

Способность активно менять «портрет» была известна у трипаносом и ранее. Это подтверждает, например, тот факт, что частота изменения поверхностного гликопротеина в 3–4 раза возрастает при проникновении в хозяйский организм. Однако до Папавизилиу и соавторов публикации в Nature никому не удавалось понять механизм этого феномена.

Авторы-коллеги предположили, что молекулярный механизм такой же, как и у наших B-клеток, почти случайно набирающих из нескольких вариантов генов комплекса гистосовместимости «детали» для создания антител. Чтобы проверить гипотезу, ученые искусственно создали двухцепочечные разрывы ДНК в области гена, кодирующего поверхностный гликопротеин.

Это привело к возрастанию изменчивости в 250 раз.

После восстановления целостности нитей последовательность гена гликопротеина была уже совсем другой.

Поможет ли это в поиске лекарств, впрочем, не ясно. В своем опыте Папавизилиу и ее коллеги для разрыва цепочек ДНК использовали дрожжевой фермент эндонуклеазу, которая может отличаться по своим свойствам от катализаторов этого процесса у самой трипаносомы.

Теперь специалисты активно интересуются деталями естественного процесса. В первую очередь сигналами, вызывающими разрыв ДНК при проникновении в хозяйский организм, и ферментами, сначала разрушающими, а потом восстанавливающими целостность цепочки. Такие знания вполне могут пригодиться в борьбе с болезнями. Тем более что тот же механизм может обеспечивать жизнеспособность грибка Candida albicans, который является важной причиной осложнений при СПИДе и других нарушениях иммунитета, а также возбудителей боррелиоза и гонореи.

ТЕКСТ: Петр Смирнов



Источник: Газета.ру




Обсуждение
оставить свой комментарий