Малярия, вызываемая паразитами Plasmodium, поразила более 250 миллионов человек и стала причиной более полумиллиона смертей только в 2023 году. Хотя маленькие дети в африканском регионе наиболее восприимчивы к этому заболеванию, малярия во время беременности может привести к низкому весу при рождении, выкидышу и мертворождению.

Эти осложнения возникают из-за способности инфицированных плазмодиями эритроцитов (Э) прикрепляться к плацентарной ткани и накапливаться в плаценте. Предыдущие исследования показали, что инфицированные Э экспрессируют поверхностный антиген VAR2CSA, который помогает клеткам прикрепляться к молекулам хондроитинсульфата A (CSA) в плацентарной ткани.

«VAR2CSA является основным кандидатом для разработки плацентарной вакцины против малярии», — сказал Бенуа Гамен, паразитолог из Национального института здравоохранения и медицинских исследований (Inserm). Поэтому он и другие исследователи в этой области пытаются лучше понять, как этот поверхностный белок связывается с CSA. Несколько лет назад он и его команда обнаружили, что фосфорилирование части VAR2CSA усиливает адгезию эритроцитов к молекулам плаценты. «Итак, следующим шагом было определить, какие киназы могут фосфорилировать VAR2CSA».

Недавно Гамейн и его команда показали, что фермент как в эритроцитах, так и в паразитах помогает фосфорилировать этот поверхностный белок. Результаты, опубликованные в PLoS Pathogens, дают новое представление о малярии, передающейся через плаценту, и определяют потенциальные мишени для вмешательств.

«Это действительно прекрасное научное достижение, — сказал Алистер Крейг, молекулярный паразитолог из Ливерпульской школы тропической медицины, ныне вышедший на пенсию, который не участвовал в исследовании. — Оно очень надёжное, и они хорошо провели эксперименты».

Ранее исследователи показали, что казеинкиназа 2 (CK2) фосфорилирует поверхностный белок на инфицированных плазмодием эритроцитах, что помогает клеткам прикрепляться к другим клеткам в процессе, называемом цитоадгезией.5 Чтобы определить, играет ли этот фермент роль в фосфорилировании VAR2CSA, Гамейн и его команда обработали инфицированные плазмодием эритроциты ингибиторами CK2. Блокирование α-субъединицы казеинкиназы 2α (CK2α) уменьшило связывание клеток с CSA, что указывает на то, что CK2α влияет на цитоадгезию.

Исследователи создали лизат из инфицированных эритроцитов и отдельно клонировали и очистили домен рекомбинантного VAR2CSA, который, как известно, фосфорилируется. Воздействие лизата на рекомбинантный белок привело к фосфорилированию, которое уменьшилось при добавлении ингибиторов CK2α, что указывает на то, что ферменты человека и P. falciparum фосфорилируют VAR2CSA.

Чтобы определить, одинаково ли эти два фермента фосфорилируют VAR2CSA, они изучили фосфорилирование нескольких белковых доменов после обработки ферментов по отдельности. В то время как человеческий CK2α фосфорилировал только один домен, паразитический фермент воздействовал на несколько доменов.

Затем команда исследовала остатки, фосфорилированные CK2a, методом масс-спектрометрии. Они наблюдали, что, в то время как паразитный фермент фосфорилировал многие участки, человеческий белок модифицировал только один остаток, серин в положении 1,068. Поскольку оба фермента действовали на этот остаток, исследователи исследовали роль этого сайта фосфорилирования в цитоадгезии инфицированных эритроцитов.

Они ввели точечную мутацию в паразитический ген VAR2CSA, которая изменила серин в положении 1,068 на другой остаток и заразила эритроциты этими отредактированными геномом паразитами. Хотя мутация не повлияла на транскрипцию var2csa, анализы проточной цитометрии выявили сниженные уровни VAR2CSA на поверхности эритроцитов.

Гамейн объяснил, что это указывает на то, что фосфорилирование VAR2CSA с помощью CK2α также участвует в перемещении этого белка на поверхности инфицированных эритроцитов. Он добавил, что это может быть важным фактором при разработке лекарств. «Идея состоит в том, чтобы [предотвратить] перемещение белка на поверхность клетки, а также связывание паразита с плацентой», — сказал Гамейн.

«Один из важных способов, с помощью которых [это исследование] продвигает науку вперёд, заключается в том, что оно фактически выявило остаток, который, по-видимому, является ключевым [в цитоадгезии]», — сказал Крейг, который специализировался на цитоадгезии в своих исследованиях. Несмотря на то, что это расширяет знания в данной области, он отметил, что для использования этих знаний в терапевтических целях, особенно для избирательного воздействия на паразитическую CK2α без вреда для человеческого фермента, потребуется дополнительная работа. Специфичные для фосфорилирования моноклональные антитела можно было бы использовать для терапии, но изучение этого вопроса сопряжено с техническими трудностями, добавил он.

Гамейн отметил, что в будущих исследованиях можно было бы изучить аналогичные ферменты, участвующие в фосфорилировании других поверхностных белков, связанных с малярией. «Если это верно для VAR2CSA, то, возможно, это верно и для других [поверхностных белков], связанных с тяжёлыми формами малярии, такими как церебральная малярия».