Учёные разобрали почти до атомного уровня белковый механизм, который малярийный паразит Plasmodium falciparum собирает на поверхности эритроцита перед проникновением внутрь. Паразит создаёт в мембране временный проход, протискивается через него меньше чем за минуту, а клеточная оболочка затем закрывается. Подробное устройство этой «молекулярной двери» подсказало исследователям способ помешать паразиту попасть в клетки крови.
Малярийный плазмодий проводит часть жизненного цикла внутри эритроцитов. Перед вторжением паразит встраивает в мембрану клетки кольцо из белковых креплений. Биологи называют такой узел подвижным соединением. Раньше учёные знали общую схему проникновения, но сам комплекс существует слишком недолго и имеет слишком малые размеры, чтобы обычные методы позволили подробно разобрать его устройство.
Исследователи остановили паразитов прямо во время вторжения, извлекли нужный комплекс и с помощью криоэлектронной микроскопии восстановили структуру белкового узла. Его основную единицу собирают четыре белка: AMA1, RON2, RON4 и RON5. RON2 дважды проходит через мембрану эритроцита и удерживает комплекс на месте, а AMA1 цепляется за него со стороны паразита.
RON2, RON4 и RON5 при этом образуют плотную площадку с внутренней стороны мембраны. Семь участков белков входят в липидный слой и меняют расположение молекул жира, из которых построена клеточная оболочка. Мембрана начинает изгибаться вокруг паразита, освобождая ему путь внутрь. Часть липидов затем формирует оболочку вокруг Plasmodium, а оставшаяся мембрана смыкается позади него. Весь процесс занимает меньше минуты.
Авторы работы решили проверить, можно ли перекрыть этот путь. С помощью вычислительной системы для проектирования белков они создали небольшую белковую молекулу A2, которая занимает участок AMA1, необходимый для контакта с RON2. В культуре эритроцитов A2 мешала комплексу собраться и снижала число успешных вторжений Plasmodium по мере увеличения концентрации.
До лекарства пока далеко. Исследователи проверили A2 только в лабораторных условиях, а испытаний на животных и людях не проводили. Есть и другая проблема: паразит проходит через мембрану очень быстро, поэтому будущему препарату придётся либо действовать почти мгновенно, либо достаточно долго сохраняться в организме, чтобы встретить Plasmodium в короткий момент вторжения.
Зато найденная структура даёт разработчикам лекарств конкретную мишень вместо плохо изученного молекулярного процесса. Похожие белковые механизмы помогают проникать в клетки и другим паразитическим одноклеточным организмам, включая возбудителя токсоплазмоза. Исследователям ещё предстоит проверить, насколько близко работают их системы и можно ли использовать один принцип блокировки против нескольких инфекций.