TA NIESAMOWITA TRYPANOSOMA!

Cóż może być niezwykłego w niewielkim, pasożytniczym pierwotniaku wywołującym na dodatek tak nieprzyjemną chorobę jak śpiączka ? (patrz: "W pustyni i w puszczy", H. Sienkiewicz) Ten świdrowiec, występujący we krwi zakażonych ssaków, a przenoszony przez muchę Tse-Tse, trapi mieszkańców Afryki i Ameryki Południowej oraz ich bydło. Nie to jest jednak przyczyną jego pojawienia się w tej pracy.

Trypanosoma brucei wykształciła sobie bowiem unikalny i niezwykle sprawny system chroniący ją przed atakiem ze strony układu immunologicznego. Jest to doskonały przykład wspominanego już dramatycznego wyścigu pomiędzy układem odpornościowym a pasożytami (link do mojego rozdziału o Ig) atakującymi organizm. Obie strony starają się "przechytrzyć" przeciwnika, wykształcając coraz to nowe metody obrony i ataku.

Na razie skuteczniejsza jest, niestety, Trypanosoma. Tylko jej dwa gatunki: T. cruzi i T. brucei występują u ponad 20 milionów ludzi, powodując śmierć niemal 70 tysięcy osób rocznie. O lat trwają badania nad wynalezieniem skutecznej szczepionki.

Świdrowiec wytworzył szereg mechanizmów chroniących go przed układem odpornościowym: wytwarzają proteazę odcinającą fragment Fc przeciwciał, produkują białko przyspieszające rozkład czynników niszczących obce cząsteczki w organizmie, umieją też wytwarzać kanały w błonie komórek żernych, uciekając z nich przed stawieniem.

Jednak najciekawszym przystosowaniem, z punktu widzenia genetyki

molekularnej, jest zjawisko PRZEŁĄCZANIA ANTYGENOWEGO.

Powierzchnia komórki Trypanosoma brucei pokryta jest gęstym płaszczem zbudowanym z glikoprotein VSG. Są one rozpoznawane przez układ odpornościowy, jako główny antygen pasożyta. Przeciwko nim uruchamiana jest odpowiedź immunologiczna i przeciwko VSG produkowane są przeciwciała.

Jednak w międzyczasie pierwotniak zmienia dotychczasowe glikoproteiny powierzchniowe, zastępując je innymi, o innej specyficzności antygenowej. Cały więc atak układu odpornościowego chybia celu.

Takie PRZEŁĄCZANIE ANTYGENOWE zachodzi wystarczająco szybko i często, by uciec przed posiadającym przecież ogromne zasoby układem immunologicznym. Ponadto genom Trypanosoma zawiera prawdopodobnie tysiące wersji genów VSG, co skazuje na niepowodzenie poszukiwania klasycznej szczepionki przeciw temu świdrowcowi, ponieważ każda szczepionka wywoła odporność przeciwko jednemu tylko, z wielu możliwych antygenów VSG.

Mechanizm takiej zmiany produkowanych glikoprotein musi być dość złożony, jeżeli wziąć pod uwagę następujące czynniki;

- komórka Trypanosoma jest znacznie większa i bardziej skomplikowana, niż komórka bakterii (również wykazujących zmienność antygenową)

- produkt genów VSG stanowią przynajmniej ok. 10% wszystkich białek wytwarzanych przez Trypanosoma. proces ten musi być więc niezwykle wydajny i zachodzić na dużą skalę

- zmiana antygenowości musi zachodzić relatywnie często, by w populacji pasożytów we krwi żywiciela pojawił się chociaż jeden osobnik o innych VSG od pozostałych, zanim układ immunologiczny zdoła zniszczyć wszystkie osobniki populacji

- osobniki wytwarzające nowe VSG nie mogą w żadnym wypadku wciąż wytwarzać poprzednich VSG, aby nie stać się obiektem ataku układu odpornościowego.

Za pomocą sond z mRNA dla VSG, wyizolowanych w różnych stadiach infekcji, zlokalizowano geny dla tych glikoprotein w genomie Trypanosoma.

Geny VSG odnaleziono w dwóch miejscach w genomie świdrowca: jako wielokrotnie powtórzone różne kopie w centralnej części chromosomów i jako pojedyncze kopie na końcach chromosomów (w odcinku telomerowym). Kopie telomerowe znaleziono dotąd w trzech różnych chromosomach (choć prawdopodobnie są też w innych).

Gen VSG ulegający aktualnie ekspresji był zlokalizowany właśnie na jednym z odcinków telomerowych. W danym momencie tylko jedna spośród kopii telomerowych ulega ekspresji, jednak mechanizm inaktywacji pozostałych nie został dotąd poznany. Być może opiera się on na zmianach stanu spiralizacji chromatyny.

Kilka tysięcy kopii (!) genu VSG umieszczonych wewnątrz chromosomu może ulec ekspresji tylko po duplikacji i przeniesieniu do miejsca telomerowego (prawdopodobnie na skutek bezpośredniej konwersji genu).

Badając mRNA pobrane z komórek Trypanosoma w różnych stadiach infekcji, stwierdzono, że wszystkie one, niezależnie od antygenowości, zaczynają się identyczną sekwencją złożoną z 35 par zasad. Co najciekawsze ani wyjściowa (śródchromosomalna ) kopia genu VSG, ani kopia przeniesiona do rejonu telomerowego, ani wreszcie samo miejsce aktywne transkrypcyjnie nie zawierają DNA tej 35 nukleotydowej sekwencji.

Skąd więc pochodzi ten "mini-egzon"?

W jednym ze zbadanych odcinków telomerowych, w którym zachodziła ekspresja na przestrzeni 550 kilobaz (550 000 par zasad !) nie znaleziono żadnej sekwencji podobnej do odnajdywanych w każdym z mRNA dla cząstek VSG.

Poszukiwane "mini-egzony" znaleziono za to w zupełnie innym, odległym miejscu genomu Trypanosoma w postaci około 200 tandemowo ułożonych kopii. Oznacza to, że transkrypcja kompletnego mRNA dla VSG jest nieciągła i transkrypt 35 -zasadowej sekwencji jest w jakiś sposób dołączany do transkryptu pozostałej części VSG.

Jedną z hipotez próbuje tłumaczyć to zjawisko występowaniem unikalnego mechanizmu TRANS-SPLICINGU (zobacz również: splicing). Polegałby on na łączeniu cząstek mRNA pochodzących z transkrypcji różnych, oddalonych od siebie fragmentów DNA.



DETERMINACJA PŁCI U SSAKÓW

TO JESZCZE NIE WSZYSTKO !


Š 1997, 1998 Biologia Molekularna w Internecie                 Webmaster

This server is running Apache