i

Aktuální číslo:

2021/5

Téma měsíce:

150 let Vesmíru

Jak narušit krevní hostinu klíšťat a čmelíků

 |  13. 7. 2020
 |  Vesmír 99, 422, 2020/7

Krevsající parazitičtí roztoči představují významnou hrozbu pro lidské zdraví. Najdeme-li unikátní proteiny esenciálních metabolických drah u klíšťat a čmelíků, můžeme testovat nové inhibitory a sledovat jejich akaricidní účinek. Pokud látky pro ně toxické způsobí roztočům velmi rychlou smrt, mohou zabránit i přenosu jejich patogenů.

Parazitičtí roztoči , jako jsou klíšťata či čmelíci, se živí výhradně krví hostitelů – plazů, ptáků, ale i hospodářských zvířat či lidí. Z pohledu parazita je krev jako druh potravy velmi dobrá volba, jelikož představuje velmi vydatný zdroj bílkovin, hemu a sérového železa. Samice klíštěte, které jsou navíc schopny během jediného „hltu“ spořádat až stonásobek své váhy, si tak užívají doslova krevní hostinu. Přísun tak velkého množství stravy bohaté na protein usnadňuje vysokou reprodukci parazitů. Získané živiny využívají dospělé samice klíšťat pro tvorbu vajec, kterých kladou až tisíc. Kombinace obligatorního (výhradního) parazitického způsobu života a vysoké reprodukční schopnosti dělá z těchto parazitů naše skutečné a mocné nepřátele.

Živení se krví (hematofagie) je spojeno s mnoha evolučními adaptacemi fyziologických a reprodukčních drah. Jaké konkrétní proteiny a jejich metabolické dráhy umožnují parazitickým roztočům samotné nasátí a posléze trávení získaných hostitelských krevních molekul? A které z těchto drah jsou specifické pouze pro tyto roztoče, takže je nenajdeme u jejich hostitelů? Odpovědi na tyto a další otázky jsou hlavním výzkumným záměrem směřujícím k identifikaci a ověření tzv. molekulárních cílů (obr. 2). Těmi jsou v našem případě proteiny (proteinové receptory či enzymy) citlivé na akaricidní látky – jsou jimi blokovatelné (inhibovatelné). Tato aktivita se projeví narušením esenciálních metabolické drah a způsobuje smrt roztočů. Pokud akaricid účinkuje velmi rychle, může blokovat i přenos patogenů.

Slovníček pojmů

akaricid — malá molekula (často inhibitor), toxická pro roztoče.

transkriptom — soubor RNA transkriptů, který je regulovaný a určující pro danou buňku či tkáň.

fenotypizace — popisování biologických projevů geneticky mutovaných organismů.

mRNA/dsRNA — mRNA je přirozená RNA kódující protein, dsRNA je synteticky připravená RNA, která svojí sekvenční specifitou indukuje degradaci cílové mRNA.

RNAi — RNA interference je vnitrobuněčný mechanismus degradace dvouvláknové RNA (evolučně výhodný zejména jako obrana před viry s genomem RNA). Její biotechnologický či výzkumný potenciál tkví v možnosti sekvenčně specifické degradace mRNA daného genu, a tím utlumení jeho exprese. Vznikají tak dočasně geneticky modulované organismy (v našem případě klíšťata a čmelíci). Podrobněji Vesmír 86, 110, 2007/2 a 91, 668, 2012/11.

Zisk hemu z hostitele

Díky genomickým datům, pořízeným moderními sekvenovacími metodami, začíná být zřejmé, že krevsající roztoči získali během své evoluce hned několik systémových adaptací, jako je například „zefektivnění“ genomu ztrátou nadbytečných anabolických drah nebo naopak nadřazení metabolických drah souvisejících s degradací (katabolismem) proteinů získaných z hostitele.

Klasickým příkladem „zefektivnění“ parazitického genomu, v tomto případě klíštěcího, je ztráta genetického kódování enzymatické dráhy pro vlastní (endogenní) biosyntézu hemu. U klíšťat je zásobení hemem garantováno přísunem hemoglobinu z červených krvinek hostitele (obligatorní hematofagie). Dráha pro vlastní syntézu hemu se proto stala během evoluce klíšťat nadbytečnou.

Podobnou analogii ve ztrátě biosyntetické dráhy můžeme najít například i u lidí a dalších primátů. Dostatečný příjem kyseliny askorbové (vitaminu C) z potravy u našich prapředků vedl k tomu, že jsme přečkali ztrátu funkce genu pro finální enzym vlastní biosyntetické dráhy této kyseliny. I přes ztrátu funkčnosti této dráhy askorbátdependentní enzymatické reakce u lidí a primátů přetrvaly a jejich funkčnost je závislá na příjmu askorbátu z potravy, který se tak stal nezbytným vitaminem (viz také Komu hrozí kurděje, Vesmír 80, 497, 2001/9). Příkladem látek vyžadujících askorbát jsou např. enzymy posttranslační modifikace kolagenu.

Obdobně jako askorbát také hem reprezentuje kofaktor nezbytných enzymatických reakcí, zejména buněčného dýchání. Většina živočichů si hem vytváří ve svých buňkách z aminokyselinových a karboxylových kyselin a železa. Klíšťata hem získávají jen paraziticky, ze svého hostitele. Vliv nepřítomnosti hemu v potravě na životaschopnost klíšťat jsme experimentálně ověřili pomocí unikátní metody membránového sání. Díky ní jsme schopni klíšťata krmit nejen krví, ale například jen sérem (krevní frakcí bez červených krvinek, tedy bez hemu). Absence hemu v séru dospělá klíšťata (samice) překvapivě během sání neovlivňuje. Nedostatek této molekuly se nicméně projeví kladením života neschopných vajec. Samice nasáté na séru zkrátka nejsou schopny pokrýt hemové nároky svého potomstva (obr. 3).

Nyní vidíte 45 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Parazitologie

O autorech

Matěj Kučera

Jan Perner

Doporučujeme

Jaké to je být fanouškem

Jaké to je být fanouškem

Dan Bárta  |  3. 5. 2021
Jsem ročník 1969. Poprvé jsem uviděl Vesmír na stole v kuchyni u svého spolužáka z gymplu v půlce osmdesátek. Na mou nejapnou otázku, jestli „jede...
Složitá jednoduchost virů

Složitá jednoduchost virů uzamčeno

Ivan Hirsch, Pavel Plevka  |  3. 5. 2021
Místo tradičního redakčního rozhovoru tentokrát nabízíme dialog virologů dvou generací a odlišných specializací, Ivana Hirsche a Pavla Plevky.
Časy Vesmíru

Časy Vesmíru

Tomáš Hermann  |  3. 5. 2021
První číslo Vesmíru vyšlo 3. května 1871, časopis tedy letošním květnovým číslem slaví 150. narozeniny. Při cestě do jeho historie můžeme za...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné