Симбиотические бактерии убивают малярийных плазмодиев в кишечнике комаров

Для контроля заболеваемости малярией стараются контролировать ее переносчиков — комаров. Но комары все чаще становятся резистентными к инсектицидам или изменяют свое поведение, а малярия приобретает устойчивость к препаратам. Ученые предлагают другие стратегии. Так, часть цикла развития малярийного плазмодия проходит в просвете кишечника комара. На этой стадии плазмодии достаточно чувствительны к постороннему воздействию. Кишечник комара, как и человека, содержит микроорганизмы. Теоретически можно населить кишечник комаров симбиотическими бактериями, которые боролись бы с Plasmodium. Такая стратегия называется паратрансгенез, и первые обнадеживающие результаты уже были получены.

Природный симбионт Serratia ureilytica Su_YN1 может распространяться в популяции комаров и придавать им устойчивость к инфицированию малярийным плазмодием. S. ureilytica Su_YN1 подавляет развитие плазмодия, секретируя липазу AmLip, которая гидролизует липиды плазмодия. Однако механизм того, как эффекторные белки, включая AmLip, попадают в плазмодий, остается не до конца понятным. Китайские исследователи показали, что сыворотка крови, попадающей в кишечник комара, воздействует на бактерию S. ureilytica Su_YN1, которая выпускает везикулы (outer membrane vesicles, OMV) и AmLip. Последний оседает на поверхности везикул и транспортируется к плазмодию.

Чтобы установить механизм того, как секретируемый симбиотической бактерией фермент AmLip попадает к плазмодию, авторы проанализировали распределение и локализацию AmLip в кишечнике комара с помощью антител. Неожиданно для исследователей, AmLip колокализовался с мембранными везикулоподобными структурами. Причем эти везикулы происходили не из эукариотических клеток, судя по отсутствию маркеров. Известно, что бактерии тоже могут выпускать везикулы, такие как OMV. Микроскопия подтвердила, что S. ureilytica Su_YN1 выпускает крупные OMV. Комаров кормили сахаром или кровью, чтобы посмотреть, что побуждает бактерии образовывать везикулы. Оказывается, этот процесс стимулируется каким-то компонентом крови, точнее — сыворотки.

Сыворотка не влияла на транскрипцию AmLip, но влияла на выработку белка и секрецию. В то же время делеция AmLip не снижала выработку OMV, так что это независимые процессы.

Липазы обычно секретируются секреторной системой 1 типа. Авторы подтвердили, что в этом случает происходит так же. После этого секретируемые ферменты загружаются на поверхность везикул. Только полноразмерный фермент AmLip обладает липазной активностью и связывает OMV, так что для обоих этих процессов нужна интактная белковая структура.

Далее исследователи заселили кишечник комаров Anopheles stephensi штаммами Su_YN1 дикого типа или AmLip Δ351-614 (который не секретирует AmLip и не формирует комплекса с OMV). Штамм AmLip Δ351-614 не обладал активностью против плазмодия.

Авторы показали, что частицы OMV напрямую связывают мембрану паразита и вызывают ее лизис. Они также входят внутрь клеток. На неинфицированные эритроциты OMV не действовали. Как бактериальные OMV специфически взаимодействуют с паразитическими клетками? Так, OMV из Escherichia coli K12 не могут проникать внутрь клеток плазмодия. OMV из S. ureilytica Su_YN1, на которые воздействовали сывороткой, имели уникальный липидный состав, в частности, они содержали фосфатидилхолин. Малярийный плазмодий утратил некоторые метаболические пути в ходе эволюции; он должен поглощать часть липидов от организма-хозяина. Клетки паразита захватывают фосфатидилхолин, а с ним и OMV с липазой. Авторы делают вывод, что OMV бактерии S. ureilytica Su_YN1 — идеальная эффекторная система для доставки, которая селективно таргетирует плазмодии. Эти процессы можно использовать для борьбы с малярией.

Чего мы не знаем о мейозе малярийного плазмодия