Världens farligaste malariaparasiten, Plasmodium falciparum, smyger förbi människans immunsystem med hjälp av en garderob av osynlighet kappor. Om en persons immunceller lär sig känna igen en av parasiten många kamouflage proteiner, kan de överlevande inkräktarna swap förklädnader och smyga iväg igen för att orsaka mer skada. Malaria dödar uppskattningsvis 2,7 miljoner människor årligen i världen, 75 procent av dem barn i Afrika.
Howard Hughes Medical Institute (HHMI) internationell forskning forskare i Australien har bestämt hur P. falciparum kan slå på en cloaking gen och hålla dussintals andra tysta tills varje behövs i sin tur. Deras resultat, som publicerades i december 28, 2005, numret av Nature, avslöjar verkningsmekanismen för den genetiska maskineri tros vara nyckeln till parasitens överlevnad.
En DNA-sekvens nära starten av en cloaking gen som kallas genens promotor, inte bara dyker upp produktionen av sina protein, men också håller alla andra cloaking gener bakom en mask, enligt Alan lagårdskarl och Brendan Crabb, HHMI internationell forskning forskare vid Walter och Eliza Hall Institute of Medical Research i Melbourne, Australien, och deras medförfattare. "Arrangören är allt du behöver för aktivering och tysta", lagårdskarl sagt. "Det är den största anläggningen av åtgärder där allt händer."
Malariaparasiter in blod från infekterade myggor. De organismer invaderar och snabbt remodel röda blodkroppar. De dekorerar ytan av cellerna de intar ett protein som kallas PfEMP1, som gjorts av var genen familjen.
Med denna mångsidiga yta protein, undviker parasitens värdens immunsystem med hjälp av två grundläggande strategier. Först sticker det protein infekterade röda blodkroppar till blodkärl foder, ta bort den infekterade celler från cirkulationen, där de skulle förmodligen förstöras.
Men proteinet inte kan skydda parasiten från patrullerande immunceller, som så småningom upptäcker inkräktaren och rekrytera trupper för att bekämpa det. Så, under en malariainfektion, växlar en liten andel av varje generation av parasiter till en annan version av PfEMP1 att kroppen aldrig har sett förut. I sin nya förklädnad, kan P. falciparum invadera fler röda blodkroppar och orsaka en ny våg av feber, huvudvärk, illamående och frossa.
"Det är som en leopard att kunna ändra sina fläckar", lagårdskarl sagt. "Nya former kommer upp, och immunförsvaret slår ner dem igen. På grund av detta många människor tror att du behöver fem år av konstant exponering för malaria i dess olika förklädnader för att vinna immunitet."
Många barn överlever inte malaria tillräckligt länge för att utveckla immunitet. Och utan kontinuerlig exponering, kan svårvunna immunitet försvinna. Till exempel vuxna i Papua Nya Guinea som flyttar för att arbeta inom gruvindustrin, som är i bergsområden som är myggfri, förlorar sin immunitet inom en kort tid, sade han.
De olika genetiska sekvenser av 60 var cloaking gener all kod för anmärkningsvärt liknande proteinstrukturer, tillade malaria forskaren. Generna är i allmänhet finns i ändarna av P. falciparum har 14 kromosomer, även om vissa av dem kluster i interna regioner.
I april 2005 visade lagårdskarl, Crabb, och kollegor som var gener regleras av kromosom förpackningar, som unwraps en gen som uttrycks i taget och bokstavligen packar bort inaktiva gener. I kromosomerna kan DNA inneslutet så säkert med vissa proteiner som andra proteiner inte kan komma åt nukleinsyra för transkription, en process som kallas epigenetisk tysta.