Эндонуклеаза трипаносомы помогает ей уклоняться от иммунного ответа хозяина

Возбудитель сонной болезни — Trypanosoma brucei — уклоняется от иммунной системы хозяина с помощью вариабельных поверхностных гликопротеинов (VSG). Этот паразит экспрессирует один вариант VSG из обширного репертуара и периодически меняет его на протяжении инфекции. Авторы статьи в Nature Microbiology выявили механизм, с помощью которого трипаносома регулирует экспрессию VSG.

Уже известно, что транскрипция вариантов VSG происходит с полицистронного гена в особых структурах — внеядерных тельцах экспрессии (expression-site bodies, ESB).  На сегодняшний день известно два белка, специфичных для этих структур — ESB1, который служит активатором транскрипции, и белок VEX2, подавляющий активацию VSG. Авторы проанализировали белок-белковые взаимодействия во внеядерных тельцах экспрессии T. brucei, внеся биотиновые метки с помощью биотинлигазы TurboID, слитой с ESB1 и VEX2. Они выявили три новых компонента — ESB2, ESB3 и ESB-ассоциированный белок 1 (ESAP1). Еще четыре белка накапливались в ESB, но не были для них специфичны: CPSF3 (компонент фактора специфичности расщепления и полиаденилирования), BRCA2 (компонент системы репарации ДНК), BDF2 (белок с бромодоменом, участвующий в эпигенетической регуляции) и белок с неизвестной функцией V2PL05. 

Также ученые выяснили, что экспрессия ESB2, ESB3 и ESAP1 регулируется в процессе развития — эти белки специфичны для стадии жизненного цикла. На стадии, когда трипаносома обитает в кишечнике насекомого, сами внеядерные тельца экспрессии у нее не формируются. При этом экспрессия ESB2 и ESB3, как и ESB1, подавлена; она активируется только на стадии инвазии в организм человека или другого млекопитающего. ESAP1 экспрессировался на всех этапах развития, но взаимодействовал с ESB только на инвазионной стадии. 

С помощью нокдауна отдельных выявленных белков авторы проанализировали их взаимное влияние и предложили иерархию их взаимодействий. По-видимому, уровень мРНК активных транскриптов в ESB регулируется ESB2. Аналогичные изменения, наблюдаемые после нокдауна VEX2, ESB3 и ESAP1, вероятно, обусловлены нарушением локализации и ESB2 и/или подавлением его экспрессии. 

Исходя из предполагаемой ключевой роли ESB2, исследователи изучили его подробнее. Этот белок имеет ортологи у всех кинетопластид. Белок с наиболее близкой экспериментально определенной структурой — это эндонуклеаза SMG6, которая у человека участвует в деградации аномальных транскриптов. Интересно, что хотя эти два белка не являются гомологами, их каталитические остатки строго консервативны. Дальнейший анализ показал, что ESB2 является функциональной РНК-эндонуклеазой, причем мутации в ключевых аминокислотных остатках, необходимых для нуклеазной активности, влияет на локализацию этого белка. 

Наконец, авторы установили роль ESB2 в регуляции уровня транскриптов у трипаносомы. Он функционирует как не имеющая сайта узнавания эндонуклеаза, которая отвечает за распад транскриптов строго в пределах ESB. 

Таким образом, авторы работы описали механизм, который регулирует экспрессию поверхностных гликопротеинов у Trypanosoma brucei и позволяет паразиту уклониться от иммунитета хозяина. Важно, что рекрутирование ESB2 зависит как от его собственной каталитической активности, так и от белков VEX2, ESAP1 и ESB3. 

Малярийный плазмодий снижает уровень экспрессии основного антигена, чтобы стать «невидимым» для иммунитета