KOMÓRKOWEJ I MOLEKULARNEJ BIOLOGIA PLASMODIUM

Original: http://www.tulane.edu/~wiser/malaria/cmb.html


Przedstawiciele tego rodzaju Plasmodium eukariotycznych drobnoustrojów. W związku z tym komórki i biologia molekularna Plasmodium będzie podobny do innych eukariotów. Unikalną cechą pasożyta malarii jest jej wewnątrzkomórkowe styl życia. Ze względu na położenie wewnątrzkomórkowego pasożyta ma intymnej relacji z jego komórki gospodarza, które mogą być opisane na poziomie komórkowej i molekularnej. W szczególności pasożyt musi wejść do komórki gospodarza i raz wewnątrz, modyfikuje komórki gospodarza. Biologii molekularnej i komórkowej gospodarza pasożyt interakcji zaangażowanych w te dwa procesy zostaną omówione.
Spis treści:
  • Inwazja erytrocytów hostaIntroduction
    • Wstępne wiązanie i MSP-1
    • Reorientacji i wydzielnicze organelli
    • Skrzyżowania formacji i białka Microneme
    • Pasożyt wpisu
    • Szybownictwo, ruchliwość i Glidosome
  • Krótki opis
    • Gospodarz erytrocytów modyfikacji
    • Gałki i Cytoadherence
    • Receptory komórek śródbłonka
    • Zmienność antygenową
  • Krótki opis
  • Referencje
  • Linki
 
INWAZJI KOMÓREK GOSPODARZA
Pasożyty malarii członkami Apicomplexa. Apicomplexa charakteryzują się zestaw organelli w niektórych etapach cyklu życiowego pasożyta. Tych organelli, zwane szczytowej organelli ze względu na ich lokalizację na jednym końcu pasożyta, biorą udział w interakcji między pasożytem i hosta. W szczególności szczytowej organelle zaangażowane w inwazji na komórki gospodarza. W przypadku Plasmodium, zidentyfikowano trzy różne formy inwazyjne: sporozoite, merozoity przechodzą i ookinete (patrz: cykl życiowy Plasmodium). Dyskusja skupia się na biologii komórkowej merozoitów i Inwazja erytrocytów. Odniesienia do innych Apicomplexa i Plasmodium sporozoity będzie dokonywane do zilustrowania cech wspólnych.merozoite invasion
Inwazja merozoity przechodzą merozoitów szybko (około 20 sekund) i wprowadź wyraźnie erytrocytów. Ta specyfika przejawia się zarówno dla erytrocytów jako preferowany gospodarza komórki typu i gatunku określonego hosta, co sugeruje ligandu receptora interakcji. Inwazja erytrocytów jest to skomplikowany proces, który jest tylko częściowo rozumie poziomie molekularnej i komórkowej. Jednak znacznych postępów dokonano w identyfikacji wielu białek pasożyta i hostów, które ważne dla procesu inwazji.
Cztery odrębne czynności (Gratzer i Dluzewski 1993) w procesie inwazji może być rozpoznany (rysunek):
  1. merozoity przechodzą wstępne wiązanie
  2. deformacji reorientacji i erytrocytów
  3. skrzyżowania formacji
  4. pasożyt wpisu
Merozoity przechodzą białek powierzchniowych i interakcje gospodarz pasożyt
Początkowe interakcji między merozoity przechodzą i erytrocytów jest prawdopodobnie przypadkowych kolizji i prawdopodobnie obejmuje odwracalne interakcji między białek na powierzchni merozoity przechodzą i hosta erytrocytów. Kilka białek powierzchniowych merozoity przechodzą zostały opisane. Najlepiej charakteryzuje jest merozoity przechodzą powierzchni białka-1 (MSP-1). Poszlaki stawiające zarzuty MSP-1 w Inwazja erytrocytów zawiera jego równomierne rozprowadzenie na powierzchni merozoity przechodzą i obserwacji, że przeciwciała przeciwko MSP-1 powstrzymanie inwazji (posiadacz 1994). Ponadto MSP-1does wiążą się zespół 3 (Goel 2003). Jednak rola MSP-1 w inwazji nie zostało ostatecznie wykazane. Podobnie circumsporozoite białka (CSP) prawdopodobnie odgrywa rolę w kierowaniu sporozoity do hepatocytów, współpracując z proteoglikanów siarczan heparyny (Sinnis i Sim 1997).
Innym ciekawym aspektem MSP-1 jest proteolitycznych przetwarzania, które jest zbieżna z merozoity przechodzą dojrzewania i inwazji (Cooper 1993). Podstawowy przetwarzania występuje w czasie dojrzewania merozite i powoduje powstanie kilka białkowy organizowane wspólnie w kompleksie niekowalencyjnych. Wtórne przetwarzanie odbywa się zbieżna z inwazji merozoity przechodzą w miejscu, w pobliżu C-koniec. Kompleksu niekowalencyjnych fragmentów polipeptyd MSP-1 jest Budka z powierzchni proteolizy następujące merozoity przechodzą i tylko mały fragment C-terminal jest prowadzone do erytrocytów. Utrata kompleksu MSP-1 może korelować z utrata sierści “rozmyte” podczas inwazji na merozoity przechodzą. Fragment C-terminal jest dołączony do powierzchni merozoity przechodzą przez GPI kotwicy i składa się z dwóch modułów EGF-jak. EGF-moduły znajdują się w różnych białek i zwykle zamieszani w interakcji białko białko. Jedną z możliwości jest, że wtórnego przetwarzania proteolitycznych funkcje narażać EGF-jak moduły, które wzmocnienia interakcji pomiędzy merozoity przechodzą i erytrocytów. Znaczenie MSP-1 i jego przetwarzania implikowane z następujących uwag:
  • szczepień z EGF-moduły można chronić przed malarią, a
  • zahamowanie inwazji merozoity przechodzą bloki przetwarzania proteolityczne.
Nie znane dokładne rolami, które MSP-1 i jego przetwarzania odgrywają w procesie inwazji merozoity przechodzą. Inne merozoity przechodzą białek powierzchniowych również zaangażowane w interation merozoity przechodzą z erytrocytów (napisał(a) Cowman 2012).
Reorientacji i wydzielnicze organelli
Szczytowej organelli z
Zarodziec merozoitów
Organellum rozmiaru
kształtu (nm)

Microneme elipsoidalnym 40 x 100
Łzy Rhoptry 300 x 600
Granule gęste kuliste 120-140

Po wiązania do erytrocytów, pasożyta zmienia orientację więc, że ‘koniec szczytowej”pasożyt jest zestawiony do błony erytrocytów. Tej reorientacji merozoity przechodzą również zbiega się z deformacji przejściowe erytrocytów. Szczytowej membrany antygen-1 (AMA-1) został zamieszany w tej reorientacji (Mitchell 2004). AMA-1 jest zlokalizowane pod koniec szczytowej merozoity przechodzą białka transbłonowe i wiąże erytrocytów. Przeciwciała AMA-1 czy nie ingerencji z pierwszego kontaktu między merozoity przechodzą i erytrocytów, co sugeruje, że AMA-1 nie jest zaangażowany w mocowania merozoity przechodzą. Ale zapobiec reorientacji merozoity przechodzą przeciwciała AMA-1 i tym samym zablokować merozoity przechodzą inwazji.

Wyspecjalizowane organelle wydzielnicze znajdują się pod koniec szczytowej fazie inwazyjnych apicomplexan pasożytów. Trzy odrębne morfologicznie organelli szczytowej wykrywane przez elektronowego: micronemes, rhoptries i gęsty granulat (tabela). Gęsty granulat nie zawsze dołączone do szczytowej organelli i prawdopodobnie stanowią populację pęcherzyków wydzielniczych.
Kinetyka zawartości SecretionThe koniuszka organelli wydalane jako pasożyt atakuje, co sugeruje, że tych organelli odgrywać pewną rolę w inwazji. Eksperymenty w Toxoplasma gondii wskazują, że micronemes po pierwsze wydalony i wystąpić z pierwszego kontaktu między pasożytem i hosta (Carruthers i Sibley 1997). Wzrost w cytoplazmie stężenie wapnia jest związane z microneme absolutorium i prawdopodobnie polega na ścieżkę sygnału związane fosfolipazy C, inositoltriphosphate i wapnia zależnych kinaz białkowych (Sharma i Chitnis 2013).
Rhoptries odprowadzane bezpośrednio po micronemes i uwolnienia ich zawartość korelują z powstawania wodniczki parasitophorous.
Gęsty granulat treści zwalniane po pasożyta zakończył swój wpis i w związku z tym, zwykle zamieszani w modyfikacji komórek gospodarza. Jednak jak subtilizyny proteazy, które zaangażowane w wtórnego przetwarzania proteolitycznych MSP-1 (omówione powyżej), również zostały zlokalizowane na gęsty granulat Plasmodium (Blackman 1998, Barale 1999). Jeśli przetwarzanie MSP-1 jest katalizowana przez tych proteaz, przynajmniej trochę gęsty granulat musi zostać zamknięta w czasie inwazji.
Szczególnych interakcji i tworzenia skrzyżowania
Po merozoity przechodzą reorientacji i microneme absolutorium formy skrzyżowania między komórek pasożyt i hosta. Prawdopodobnie microneme białka ważne dla tworzenia skrzyżowania. Białka zlokalizowane micromenes obejmują:
  • EBA-175, 175 kDa “erytrocytów wiążące antygen” z P. falciparum
  • DBP, Duffy wiązanie białka z P. vivax i P. knowlesi
  • SSP2, Plasmodium sporozoite powierzchni białka-2. Również znany jako PUŁAPKI (związane z thrombospondin klej białka).
  • Białka z homologii SSP2/pułapkę z toksoplazmozy (MIC2), w Eimeria (Etp100) i Cryptosporidium
  • CTRP, circumsporozoite i PUŁAPKI związane z białka Plasmodium Znalezione w fazie ookinete
Ligandu receptora/interakcje
Gatunku hosta receptora merozoity przechodzą Ligand
Glycophorins P. falciparum (kwas sialowy) EBA-175
P. vivax,
P. knowlesi Duffy antygenu DBP
Szczególną uwagę zasługują EBA-175 i DBP, który rozpoznaje kwas sialowy pozostałości glycophorins i antygen Duffy, odpowiednio (tabela). Innymi słowy tych białek pasożyta prawdopodobnie udział w ligandu receptora interakcji białek, narażone na powierzchni erytrocytów. Rozerwanie genu EBA-175 wyników w pasożyt przełączania zależne od kwas sialowy drogę do ścieżki niezależne od kwas sialowy (Reed 2000), wskazując, że istnieje kilka zwolnień w odniesieniu do oddziaływań ligandu receptora.
Porównanie sekwencji EBA-175 i DBP ujawnić zachowane cechy strukturalne. Należą do nich transbłonowe domeny i domen wiązania receptora (rysunek, zmodyfikowany z Adams 1992). Działanie receptora wiązanie została zamapowana do domeny, w której cysteiny i aminokwasów aromatycznych pozostałości zachowane pomiędzy gatunkami (niebieski obszar na rysunku). Ten domniemany domena jest zduplikowany w EBA-175. Topografia transbłonowe domeny jest zgodny z ligandów pasożyta jest integralne białka z domeną receptora wiązanie narażone na merozoity przechodzą następujące powierzchni microneme absolutorium.

Junction Formation

EBA-175 i DBP częścią rodziny adhezyny w pasożytów malarii, ogólnie nazywane EBL like eyrthrocyte  wiązanie.Microneme Release Innej rodziny adhezyny udział w wiązaniu rzeszę merozoitów do erthrocytes reticulocyte wiązanie jak homologów (Rh). Te różne adhezyny powiązać różne receptory na erytrocytów i zapewniają redundancję w zdolność merozoity przechodzą do skrzyżowania z erytrocytów (Tham 2012). Basigin receptor może mieć zasadnicze znaczenie dla inwazji P. falciparum (Crosnier 2011).
Inne microneme białka z rodziny “TRAP” również zaangażowane w poruszania się i/lub komórek inwazji na etapie sporozoite i inne apicomplexa (Tomley i Soldati 2001). Wszystkie z tych białek (EBL, Rh, PUŁAPKI rodzin) mają domen, które prawdopodobnie udział w adhezji komórka komórka, a także trans membrana domen w ich C-termini. Microneme prasowa może narazić klej domen, które następnie wiążą się z receptorami na komórki gospodarza i stanowią tym samym skrzyżowaniu inwazyjnych postaci (np., merozoity przechodzą) i komórek gospodarza (rys.).
Kolejnym elementem tego skrzyżowania obejmuje białka u szyi rhopthry, w szczególności RON2. RON2 jest zwolnienie z rhoptry i dodaje do błony erytrocytów. RON2 następnie wiąże się z AMA-1, który jest zlokalizowany na powierzchni merozoity przechodzą (Tonkin 2011). RON2/AMA-1 złożonych następnie również przyczynia się do tego mocno skrzyżowania między merozoity przechodzą i erytrocytów. Fosforylację AMA-1 może być również zaangażowane w pasożyt wejścia (Leykauf 2010).
Podsumowując:
  • formy elektronów gęsty skrzyżowania między końcem szczytowej błony erytrocytów merozoity przechodzą i hosta natychmiast po reorientacji
  • ciasne skrzyżowania formacji i uwolnienie microneme występują w o tej samej porze
  • białka zlokalizowane micronemes wiążą się z receptorami na powierzchni erytrocytów
  • białka na szyi rhoptry wstawiane do błony hosta i powiązać AMA-1 na powierzchni merozite tworzą ciasne skrzyżowania
Obserwacje te sugerują, że skrzyżowania stanowi silny związek między erytrocytów i merozoity przechodzą, który odbywa się za pośrednictwem receptora ligand interakcji. Skrzyżowania formacji może być wszczęte przez microneme zrzut następuje uwolnienie białek szyi rhoptry, który udostępnia domen wiązania receptora pasożyt ligandów. Ten mechanizm do inicjowania interakcji mocno hosta pasożyt jest podobny w innych etapach inwazyjne pasożytów apicomplexan.
Pasożyt wpisu
Pasożyty Apicomplexan aktywnie atakują komórki gospodarza i wpisu nie wynika z absorpcji lub fagocytozy przez komórki gospodarza. Jest to szczególnie widoczne w przypadku erytrocytów, który nie posiada zdolności fagocytozy. Ponadto błony erytrocytów ma 2-wymiarowe submembrane cytoszkieletu, który wyklucza endocytozy. W związku z tym impuls do tworzenia wodniczki parasitophorous musi pochodzić od pasożyta. Kilka imprez się zdarzyć podczas pasożyt wpis w tym: 1) zakłócenie cytoszkieletu submembrane erytrocytów, 2) powstawania wodniczki parasitophorous i 3) i rzuca merozoity przechodzą białek powierzchniowych. Pasożyt wpis jest napędzany przez akt miozyny silnika kompleks o nazwie glidosome.
Białek błony erytrocytów rozprowadzane w czasie powstawania skrzyżowania, tak aby powierzchnia styku z białek błony erytrocytów. Merozoity przechodzą proteaz serynowych, który rozszczepia erytrocytów zespół 3 został opisany (Braun-Breton 1993). Ze względu na decydującą rolę odgrywa zespół 3 w homeostatis szkielet submembrane jego degradacji może spowodować miejscowe zaburzenia cytoszkieletu. Reorganizacja cytoszkieletu i lipidów architektury submembrane prawdopodobnie towarzyszy inwazji merozoity przechodzą (Zuccala 2011).
Merozoite Entry

Powstającego parasitophorous vacuolar membrany (PVM) Form w obszarze skrzyżowań. Ta membrana invagination pochodzi prawdopodobnie od obu hosta membrany i pasożyta składników i rozszerza się jak pasożyt wchodzi erytrocytów. Czasami obserwuje połączenia między rhoptries i rodzącej PVM (rysunek, strzałki). Ponadto, zawartość rhoptries często płytkowe (tj, wielo–ułożony warstwami) membrany i niektórych białek rhoptry zlokalizowane w PVM, po inwazji, co sugeruje, że rhoptries również funkcjonować w formacji PVM (Sam-Yellowe 1996).

Mikrofotografia z 77:72 Aikawa et al (1978) J. komórki biolog.
Ookinetes brak rhoptries i nie tworzą wodniczki parasitophorous w komórkach nabłonkowych jelita środkowego komara. Ookinetes szybko przejść przez komórki nabłonka i powodować rozległe uszkodzenia jak głowę w kierunku blaszki (Han 2000, Ziegler 2000). Podobnie sporozoity można wejść i wyjść hepatocytów bez konieczności pozakrwinkowy schizogony. Te pasożyty, które nie zostały poddane schizogony bezpłatne w cytoplazmie hosta, natomiast osób poddanych schizogony ujęte w PVM (Mota 2001). Obserwacje te sugerują, że PVM jest potrzebne dla rozwoju wewnątrzkomórkowych i nie jest konieczne dla procesu hosta komórce inwazji. Jak powstaje wodniczki powstającego parasitophorous, skrzyżowania (oznaczonych C na rysunku) między pasożytem i hosta staje się ring jak i pasożyta wydaje się poruszać tego pierścienia, jak wejdzie to rozszerzenie wodniczki parasitophorous. Zamiast tego porusza skrzyżowań jest naciskany z przodu pasożyta do tyłu powoduje ruch do przodu pasożyta do komórek gospodarza.
Pasożyt wchodzi, MSP-1 wielu białek powierzchniowych merozoity przechodzą szopy. Rzuca proces ten odbywa się za pośrednictwem określonych proteaz i jest procesem zamówione (Boyle 2014).
Glideosome
Formy inwazyjne pasożytów apicomplexan często ruchliwe formy, że przemierzyć wzdłuż podłożaglidosome przez rodzaj motoryki określane jako “poślizg ruchliwości”. Również ślizgowy, jak inwazji, polega na wydaniu adhezyny micronemal, mocowania do podłoża, a ograniczenie adhezyny koniec tylnej zoite. Jedną z różnic między poślizg ruchliwość i inwazji jest to, że micronemes muszą stale zwolniony, ponieważ organizm jest w ruchu. W ten sposób ruch ślizgowy nie obejmują tego stosunkowo małe skrzyżowania ruchu, ale ciągłe powstawania nowych skrzyżowań między zoite i podłoże. Ponadto adhezyny przecięte z powierzchni zoite zrosty dotrzeć do tylnej części zoite i ślad cząsteczek kleju pozostawione ruchu zoite na podłoże. Mechanizm ruchliwość i inwazji dość podobne i w związku z tym, podczas inwazji pasożyta dosłownie wyłazi do komórek gospodarza poprzez porusza skrzyżowań. Ponadto niektóre apicomplexans używać tego typu motoryki uciec od komórek i może przechodzić przez bariery biologiczne przy wejściu i wyjściu komórek.
glidosome
Model ruchu skrzyżowania złożonego i glidesome jazdy poślizg ruchliwość Besteiro (2011).
Cytochalasins hamują merozoity przechodzą wpis, ale nie zajęcia, co sugeruje, że siła potrzebna do inwazji pasożyta i poślizg ruchliwości opiera się na elementów Cytoszkieletu aktyny i miozyny. Możliwość generowania sił miozyny, białka motoryczne, jest dobrze znany (np., skurcz mięśni). Miozyny unikalne dla Apicomplexa został zidentyfikowany i jest zakotwiczona w wewnętrznej błonie złożone (IMC). IMC odnosi się do podwójnej membrany leżącego pod błony na etapach inwazyjne pasożytów Apicomplexan. Ten IMC dalej jest obsługiwany przez sub-pellicular mikrotubul, które uruchomić długość pasożyta. IMC związane miozyny współdziała z aktyny w ramach glidesome. Różne adhezyny (czyli EBL, Rh, PUŁAPKI i AMA-1) tworzących kompleksu porusza skrzyżowań (MJ), następnie związane z glidesome (rys.).
Członkowie rodziny PUŁAPKI i innych adhezyny mają zachowane cytoplazmatycznej domeny. Ten cytoplazmatycznej domeny wiąże się z włókna aktyny Krótki za pośrednictwem aldolase. Włókna aktyny i miozyny zorientowane w przestrzeni między wewnętrznej błony złożonych i błony, tak że miozyny napędza włókien aktyny w kierunku tylnej części zoite. Miozyny jest zakotwiczona w IMC i się nie rusza. W związku z tym transbłonowe adhezyny ciągnięte przez płyn lipidowej błony ze względu na ich związek z włókna aktyny. Tym samym kompleks włókna aktyny i adhezyny jest transportowany w kierunku tylnej części komórki. Ponieważ adhezyny z receptorów na komórki gospodarza i zakotwiczone do cytoszkieletu komórki gospodarza lub związane jest z podłoża, wynik netto jest ruch do przodu pasożyta (rys.). Gdy adhezyny dotrzeć do tylnego końca pasożyta proteolyitcally przecięte i rzucić z powierzchni zoite.

W przypadku komórek inwazji PVM i błony komórkowej gospodarza będą musiały zamknięte tak, że PVM jest nienaruszona i wokół pasożyta i błony hosta jest nienaruszone. Mechanizmy zaangażowane w ten ostatni krok inwazji nie znane.
Krótki opis
Inwazja merozoity przechodzą jest procesem złożonym i zamówione. Niepewny model merozoity przechodzą inwazji obejmuje:
  1. Merozoity przechodzą wstępne wiązanie obejmuje odwracalne interakcji między merozoity przechodzą białek powierzchniowych i erytrocytów hosta.Nie znane dokładne role MSP1 i innych białek powierzchniowych merozoity przechodzą.
  2. Reorientacji przez Nieznany mechanizm wyniki w szczytowej koniec merozoity przechodzą zestawiony jest do błony erytrocytów.
  3. Absolutorium micronemes jest zbieżna z powstawania ciasne skrzyżowania między gościem a pasożyt. Ciasne skrzyżowania odbywa się za pośrednictwem ligandu receptora interakcji między powierzchni białek erytrocytów i białek błonowych pasożyt intergral udostępniane przez microneme absolutorium.
  4. Zlokalizowane, rozliczeń z erytrocytów submembrane cytoszkieletu i powstawania wodniczki powstającego parasitophorous. PVM formacji jest skorelowane z absolutorium rhoptries.
  5. Ruch merozoity przechodzą przez pierścień w kształcie ciasne skrzyżowania tworzy receptorów/ligand złożonych. Życie jest generowany przez silniki miozyny związane z trans membrana pasożyt ligandów poruszającą się wzdłuż włókien aktyny w pasożyta.
  6. Zamknięcie błony erytrocytów i PVM.
Zidentyfikowano wiele białek, które zaangażowane w proces inwazji. Dotyczy to także sygnalizacji zdarzeń między różne kroki inwazji (Santos i Soldati-Favre 2011). Jednak pozostaje jeszcze wiele pozostaje do nauczyć się komórkowej i molekularnej biologii inwazji merozoity przechodzą. Lepiej zrozumieć złożoność procesu inwazji pasożyta może prowadzić do rozwoju nowych metod terapeutycznych malarii i innych chorób powodowanych przez Apicomplexans.
GOSPODARZ ERYTROCYTÓW MODYFIKACJI
Raz wewnątrz erytrocytów, pasożyt przechodzi fazę troficzne, następuje faza replicative. W tym okresie intraerythrocytic pasożyt modyfikuje hosta, aby uczynić go bardziej odpowiednie siedlisko. Na przykład błony erytrocytów staje się bardziej przepuszczalna dla małej masie cząsteczkowej metabolitów, prawdopodobnie odzwierciedla potrzeby aktywnie rosnących pasożyta (patrz absorpcji i przepuszczalność).
Kolejna modyfikacja komórek gospodarza dotyczy cytoadherence P. falciparum zakażonych erytrocytów do komórek śródbłonka i wynikowy zajęcia dojrzałych pasożytów w naczynia włosowate i po kapilarnej żyłek. Ten sekwestracji prawdopodobnie prowadzi do zmiany microcirculatory i dysfunkcje metaboliczne, które mogłyby być odpowiedzialne za wiele objawów malarii falciparum ciężką (patrz: Patogeneza). Cytoadherence do komórek śródbłonka przyznaje co najmniej dwie zalety dla pasożyta: 1) środowisku helikalnym, który jest lepiej nadaje się do przemiany materii pasożyta, a 2) unikanie śledziony i zniszczenia.
Gałki i Cytoadherence
Większych zmian konstrukcyjnych erytrocytów hosta występy elektronów gęsty, lub “rączki”, na błony erytrocytów, P. falciparum zakażonych komórek. Pokrętła wywołane przez pasożyta i kilka białek pasożyta związane z pokrętła (Deitsch i Wellems 1996). Dwóch białek, które może uczestniczyć w tworzeniu pokrętło lub wpływają na hosta erytrocytów submembrane cytoszkieletu i pośrednio powodować powstawanie pokrętło białka bogate w histydyna związane z gałką (KAHRP) i erytrocytów błony białka-2 (PfEMP2), zwany także MESA. Ani KAHRP ani PfEMP2 nie narażone na zewnętrznej powierzchni erytrocytów, ale zlokalizowane w cytoplazmie powierzchni błony hosta (rys.). Ich dokładne role w formacji pokrętła nie znane, ale może obejmować reorganizacja cytoszkieletu submembrane.

knob structure

Pokrętła uważa się odgrywać rolę w sekwestracji zakażonych erytrocytów, ponieważ one punktów kontaktowych między zakażonych erytrocytów i komórek śródbłonka naczyń i gatunku pasożyta który ekspresowe gałki wykazują najwyższy poziom sekwestracji. Ponadto zakłócenia KAHRP powoduje utratę gałki i zdolność do cytoadhere w warunkach przepływu (Crabb 1997). Polimorficzny białko, zwane PfEMP1, również został zlokalizowany na Rączki i jest narażony na powierzchni erytrocytów hosta. Przeprowadzki PfEMP1 na powierzchni erytrocytów w części zależy od innego białka błonowe związane erytrocytów o nazwie PfEMP3 (Waterkeyn 2000). PfEMP1 prawdopodobnie funkcjonuje jako ligand, który wiąże się z receptorami na komórkach śródbłonka hosta. Innych ligandów cytoadherence proponowane należą zmodyfikowane zespołu-3, o nazwie pfalhesin (Sherman 1995), sequestrin, rifins i clag9 (Craig i Scherf 2001).
var genePfEMP1 jest członkiem rodziny genów var (Smith 2001). 40-50 var geny wykazują wysoki stopień zmienności, ale mają podobną strukturę ogólny (rysunek). PfEMP1 ma duże zewnątrzkomórkowej domeny N-terminal, region transbłonowe i domenie wewnątrzkomórkowej C-terminal. Region C-terminal jest zachowane pomiędzy członkami rodziny var i jest zaufany zakotwiczenia PfEMP1 do erytrocytów submembrane cytoszkieletu. W szczególności ten kwaśny C-terminal domeny mogą oddziaływać z podstawowych KAHRP gałki (Waller 1999) spectrin i aktyny (Oh 2000).
Zewnątrzkomórkowej domeny charakteryzuje się 1-5 egzemplarzy Duffy-powiązanie jak domen (DBL). DBL domeny podobne do regionu wiązania receptora ligandów udział w inwazji na merozoity przechodzą (omówione powyżej). DBL domen wykazują zachowane odstępy cysteiny i hydrofobowe pozostałości, ale wykazać trochę homologii. Analizy wskazują, że istnieje pięć różnych klas (oznaczony jako, b, g, d i e) DBL domen (Smith 2001). Pierwszy DBL jest zawsze tego samego typu (wyznaczone) i to jest po przez bogate w cysteinę międzydomenowe regionu (CIDR). Zmienna liczba DBL w różnych zleceniach uzupełnić resztę zewnątrzkomórkowej domeny PfEMP-1.
Receptory komórek śródbłonka
Możliwe receptory zidentyfikowane
przez In Vitro wiążące testów

 

    • CD36
    • Nadrodziny IG
      • ICAM1
      • VCAM1
      • PECAM1
    • chondroityny
      receptora białka C
    • endothelial protein C receptor
    • Siarczan heparanu
    • kwas hialuronowy
    • E-selektyny
    • thrombospondin
    • Rosetting ligandy

    • CR-1
    • Grupa krwi A Ag
    • glikozoaminoglikanu

Kilka możliwych receptory śródbłonka (pole) zostały zidentyfikowane przez badania zdolności zakażonych erytrocytów powiązać w badaniach statycznych przestrzeganie (Beeson i Brown 2002). Jeden z najlepszych charakteryzuje się wśród nich jest CD36, białka integralne 88 kDa Znalezione na monocytów, płytek krwi i komórkach śródbłonka. Zakażonych erytrocytów z większości pasożyt izoluje wiązanie z CD36 i domena została zmapowana na CIDR PfEMP1 (patrz rysunek). Jednakże CD36 nie wykryto na komórki śródbłonka naczyń krwionośnych, mózgu i pasożyty z kliniczne szczepy wydają się przestrzegać zarówno CD36 i wewnątrzkomórkowych adhezyjnych-1 (ICAM1). ICAM1 jest członkiem nadrodziny immunoglobulin i funkcje w przyczepność komórka komórka. Ponadto sekwestracji zakażonych erytrocytów i ICAM1 wypowiedzi została wspólnie zlokalizowane w mózgu (Turner 1994).

Siarczan chondroityny A (CSA) został zamieszany w cytoadherence w łożysko i może przyczynić się do na niekorzystny wpływ P. falciparum podczas ciąży. Rola niektórych innych potencjalnych receptorów jest nie jasne. Na przykład przestrzeganie thrombospondin wykazuje niskie powinowactwo i nie obsługuje powiązanie w warunkach przepływu. Wiązanie się z VCAM1, PECAM1 i E-selektyny wydaje się być rzadkie i pojawiały się pytania o ich konstytutywnej ekspresji w komórkach śródbłonka. Jednak cytoadherence może obejmować wiele ligandu receptora/interakcje.
Rosetting jest inny klej zjawisko wystawione przez P. falciparum zakażonych erytrocytów. Zakażonych erytrocytów z jakiś pasożyt izolatów będzie powiązać mutiple niezainfekowany erytrocytów i PfEMP1 wydaje się odgrywać rolę w co najmniej kilka rosetting. Możliwe receptory obejmują uzupełnienie receptor-1 (CR1), krew grupy antygenu lub glikozoaminoglikanu okresy na niezidentyfikowane proteoglikanów. (Patrz rysunek przedstawiający interakcji możliwe receptora ligand biorących udział w rosetting na innej stronie.)
Wiązanie fenotypów
Domeny receptora

CIDR CD36
DBLa rosetting
DBLb ICAM-1
DBLg CSA

Różne rodzaje DBL domen i CIDR (omówione powyżej) wiązanie z receptorami różnych komórek śródbłonka (Smith 2001; Craig i Scherf 2001). Na przykład DBLa, który składa się z pierwszą domeną, wiąże się wiele receptorów związane z rosetting. Wiązanie CIDR do CD36 może konto w obfitości to szczególne wiązanie fenotyp wśród izolatów pasożyta.

(Stronę internetową przez Hagai Ginsburg zawiera szczegółowe dane przedstawiające wiele aspektów oddziaływań hosta pasożyt, w tym: pokrętło skład i ligandu receptora interakcji, struktura i wiązania specyfikę PfEMP-1, receptory komórek śródbłonka i rosetting. Sherman et al (2003) ma sprawdzone mechanizmy cytoadherence).
Zmienność antygenową
Roberts et al 1992The kodowanie ligandem cytoadherence przez rodzinę bardzo polimorficznych genówRoberts et al 1992 stanowi paradoks w tym ligandem receptora/interakcje ogólnie uznawane za bardzo konkretne. Co ciekawe wybór cytoadherent różnych fenotypów wynik w concommitant zmiany w powierzchni typu antygenowe (Biggs 1992). Podobnie badanie linii klonów pasożyt wykazało, że zmiany w powierzchni typu antygenowe skorelowane z różnic w powiązanie CD36 i ICAM1. Na przykład linii rodzicielskich (A4) przestrzegać równie dobrze CD36 i ICAM1, natomiast jeden z klonów pochodzących z A4 (C28) wystawił wyraźne preferencje dla CD36 (rysunek, zmodyfikowane od Roberts 1992). Wiązanie ICAM1 został następnie wybierane ponownie przez przesuwanie zakażonych erytrocytów na ICAM1. Wszystkie trzy pasożyt klonów (A4, C28, C28-ja) wystawiał różne typy antygenowe, czego dowodem aglutynacji z surowicy odpornościowej.
Wyrażenie określonego PfEMP1 spowoduje pasożyta z fenotyp cytoadherent różne i to może wpłynąć na wynik Patogeneza i choroby. Na przykład powiązanie ICAM-1 zwykle jest zamieszany w patologii mózgowej. W związku z tym pasożyty, wyrażając PfEMP1, który wiąże się z ICAM1 może być bardziej prawdopodobne powodować malarię mózgową. W rzeczywistości wyższy poziom transkrypcji genów konkretnego var znajdują się w przypadkach ciężkich malarii w porównaniu do nieskomplikowane malarii (Rottmann 2006). Podobnie wyższy odsetek izolatów, których powiązanie z CSA uzyskiwane z łożysko w porównaniu do krążenia obwodowego, kobiety w ciąży lub dzieci (rysunek, zmodyfikowany z Beeson 1999). Ponadto łożysko malarii jest często związane z wyższego poziomu transkrypcji genu szczególności var, który wiąże CSA (Duffy 2006). To zjawisko nie jest ograniczony przez łożysko, w tym jest dominujący ekspresji genów konkretnego var w różnych tkankach (rysunek, od Montgomery 2007).
CSA Binding

Wiązanie CSA

Rysunek, zmodyfikowane od Beeson 1999. Pokazuje proporcje izolatów, które wiążą się do CSA, CD36 lub ICAM-1. Zakażonych erytrocytów zostały zebrane z łożyska, krążenie obwodowe matki lub krążenia obwodowego dziecka.
Postać, od Montgomery 2007. Pokazuje ilość różnego rodzaju PfEMP1 (wyznaczone jako grupy 1-6) wyrażona w różnych tkankach (mózgu, płuc, serca i śledziony) z 3 różnych pacjentów. PM30 zmarł na malarię ciężką niedokrwistość. PM32 zdiagnozowano malarię mózgową i ciężka niedokrwistość. PM55 zdiagnozowano tylko malarię mózgową.
Ostatnio wykazano że odrębnym podzbiorem var geny wysoce przepisane następujące wybór na ludzki mózg komórek śródbłonka i że te sam różne podtypy skojarzone z malarię mózgową (Aird 2014; Cunnington 2013; Smith 2013). Tej tkanki konkretnych ekspresji genów konkretnego var oznacza, że różne tkanki wybierając się populacji różnych pasożytów w oparciu o szczególne PfEMP1 wyrażone na powierzchni erytrocytów zakażonych.
Chociaż sekwestracji oferuje wiele korzyści dla pasożyta, ekspresji antygenów na powierzchni erytrocytów zakażonych stanowi cel dla układu odpornościowego gospodarza. Pasożyt liczniki odpowiedź immunologiczną gospodarza wyrażając antygenowym PfEMP1 cząsteczek na powierzchni erytrocytów. Pozwala to pasożyt do uniknięcia rozliczenia przez układ immunologiczny gospodarza, ale jeszcze utrzymać fenotypu cytoadherent. Ten antygenowe przełączania może wystąpić tak często, jak 2% generacji w przypadku braku ciśnienia układu immunologicznego (Roberts 1992). Molekularny mechanizm antygenowe przełączania nie jest znany. Doświadczalne dowody wskazują, że mechanizm nie jest związane z powtarzania transpozycji do określonych witryn związanych z wyrażenie, występujących w afrykańskich Lubelszczyzny. Tylko var pojedynczego genu jest wyrażona w czasie (np. Wyłączenie alleliczne). Geny nie wyraził milczał przez białka, które wiążą się do regionu promotora. Gen można zostać aktywowane przez położenia do określonej lokalizacji w jądrze i jest związane z modyfikacją chromatyny. Tym miejscu wyrażenie może pomieścić tylko pojedynczy aktywnego genu promotor. W ten sposób promotor var jest wystarczająca do wyciszania i mono alleliczne transkrypcji allelu PfEMP1 (Voss 2006; Guizetti 2013).
Krótki opis
Antigenic Variation
  • Pasożyta malarii modyfikuje erytrocytów przez białka w komórce gospodarza.
  • Jedna taka modyfikacja jest wyrazem PfEMP1 na powierzchni erytrocytów, która funkcjonuje jako cytoadherent ligand.
  • Wiązanie tego ligandu do receptorów na komórkach śródbłonka hosta promuje sekwestracji i pozwala zainfekowanego erytrocytów uniknąć śledziony.
    Wiele genów PfEMP1 (czyli rodziny genów var) zapewniają pasożyta oznacza zróżnicowanie antygenów wyrażona na powierzchni erytrocytów.
    Ta zmienność antygenową również koreluje z cytoadherent różnych fenotypów.
    REFERENCJE
    • Adams JH, Sim BKL, Dolan SA, Fang XD, Kaslow DC, Miller LH (1992) A family of erythrocyte binding proteins of malaria parasites. Proc Natl Acad Sci USA 89, 7085-7089.
    • Aird WC, Mosnier LO Fairhurst RM (2014) Plasmodium falciparum picks (on) EPCR. Blood 123, 163-167.
    • Bannister LH, Mitchell GH, Butcher GA, Dennis ED, Cohen S (1986) Structure and development of the surface coat of erythrocytic merozoites of Plasmodium knowlesi. Cell Tissue Res 245, 281-290.
    • Barale JC, Blisnick T, Fujioka H, Alzari PM, Aikawa M, Braun-Breton C, Langsley G (1999) Plasmodium falciparum subtilisin-like protease 2, a merozoite candidate for the merozoite surface protein 1-42 maturase. Proc Natl Acad Sci U S A 96, 6445-6450.
    • Beeson JG, Brown GV (2002) Pathogenesis of Plasmodium falciparum malaria: the roles of parasite adhesion and antigenic variation. Cell. Mol. Life Sci. 59, 258-271.
    • Beeson JG, Brown GV, Molyneux ME, Mhango C, Dzinjalamala F, Rogerson SJ (1999) Plasmodium falciparum isolates from infected pregnant women and children are associated with distinct adhesive and antigenic properties. J Infect Dis 180, 464-472.
    • Besteiro S, Dubremetz JF, Lebrun M (2011) The moving junction of apicomplexan parasites: a key structure for invasion. Cell Microbiol 13, 797-805.
    • Biggs BA, Anders RF, Dillon HE, Davern KM, Martin M, Petersen C, Brown GV (1992) Adherence of infected erythrocytes to venular endothelium selects for antigenic variants of Plasmodium falciparum. J Immunol 149, 2047-2054.
    • Blackman MJ, Fujioka H, Stafford WL, Sajid M, Clough B, Fleck SL, Aikawa M, Grainger M, Hackett F (1998) A subtilisin-like protein in secretory organelles of Plasmodium falciparum merozoites. J Biol Chem 273, 23398-23409.
    • Boyle MJ, Langer C, Chan JA, Hodder AN, Coppel RL, Anders RF, Beeson JG (2014) Sequential processing of meroszoite surface proteins during and after erythrocyte invasion by Plasmodium falciparum. Infect Immun 82, 924-936.
    • Braun-Breton C, Pereira da Silva LH (1993) Malaria proteases and red blood cell invasion. Parasitol Today 9, 92-96.
    • Carruthers VB, Sibley LD (1997) Sequential protein secretion from three distinct organelles of Toxoplasma gondii accompanies invasion of human fibroblasts. Eur J Cell Biol 73, 114-123.
    • Cooper JA (1993) Merozoite surface antigen-1 of Plasmodium. Parasitol Today 9, 50-54.
    • Cowman AF, Berry D, Baum J (2012) The cellular and molecular basis for malaria parasite invasion of the human red blood cell. J Cell Biol 198, 961.971.
    • Crabb BS, Cooke BM, Reeder JC, Waller RF, Caruana SR, Davern KM, Wickham ME, Brown GV, Coppel RL, Cowman AF (1997) Targeted gene disruption shows that knobs enable malaria-infected red cells to cytoadhere under physiological shear stress. Cell 89, 287-296.
    • Craig A, Scherf A (2001) Molecules on the surface of the Plasmodium falciparum infected erythrocyte and their role in malaria pathogenesis and immune evasion. Mol. Biochem. Parasitol. 115, 129-143.
    • Crosnier C, Bustamante LY, Bartholdson SJ et al (2011) Basingin is a receptor essential for erythrocyte invasion by Plasmodium falciparum. Nature 480, 534-537.
    • Cunnington AJ, Riley EM Walther M (2013) Stuch in a rut? Reconsidering the role of parasite sequestration in severe malaria syndromes. Tr Parasitol 29, 585-592.
    • Deitsch KW, del Pinal A, Wellems TE (1999) Intra-cluster recombination and var transcription switches in the antigenic variation of Plasmodium falciparum. Mol Biochem Parasitol 101, 107-116.
    • Deitsch KW, Wellems TE (1996) Membrane modifications in erythrocytes parasitized by Plasmodium falciparum. Mol Biochem Parasitol 76, 1-10.
    • Duffy MF, Caragounis A, Noviyanti R, Kyriacou HM, Choong EK, Boysen K, Healer J, Rowe JA, Molyneux ME, Brown GV, Rogerson SJ (2006) Transcribed var genes associated with placental malaria in Malawian women. Infect. Immun. 74: 4875-4883.
    • Goel VK, Li X, Liu SC, Chishti AH, Oh SS (2003) Band 3 is a host receptor binding merozoite surface protein 1 during Plasmodium falciparum invasion of erythrocytes. Proc Natl Acad Sci 100, 5164-5169.
    • Gratzer WB, Dluzewski AR (1993) The red blood cell and malaria parasite invasion. Semin Hematol 30, 232-247.
    • Guizetti J, Scherf A (2013) Silence, activate, poise and switch! Mechanisms of antigenic variation in Plasmodium falciparum. Cell Microbiol 15, 716-726.
    • Han YS, Thompson J, Kafatos FC, Barillas-Mury C (2000) Molecular interactions between Anopheles stephensi midgut cells and Plasmodium berghei: the time bomb theory of ookinete invasion of mosquitoes. EMBO J 19, 6030-6040.
    • Holder AA, Blackman MJ, Borre M, Burghaus PA, Chappel JA, Keen JK, Ling IT, Ogun SA, Owen CA, Sinha KA (1994) Malaria parasites and erythrocyte invasion. Biochem Soc Trans 22, 291-295.
    • Kappe SHI, Buscaglia CA, Bergman LW, Coppens I, Nussenzweig V (2004) Apicomplexan gliding motility and host cell invasion: overhauling the motor model. Trends in Parasitology 20, 13-16.
    • Leykauf K, Treeck M, Gilson PR, Nebl T, Braulke T, Cowman AF, Gilberger TW, Crabb BS (2010) Protein kinase A dependent phosphorylation of apical membrane antigen 1 plans an important role in erythrocyte invasion by the malaria parasite. PLOS Pathogens 6, e1000941.
    • Mitchell GH, Thomas AW, Margos G, Dluzewski AR, Bannister LH (2004) Apical membrane antigen 1, a major malaria vaccine candidate, mediates the close attachment of invasive merozoites to host red blood cells. Infect. Immun. 72, 154-158.
    • Montgomery J, Mphande FA, Berriman M, Pain A, Rogerson SJ, Taylor TE, Molyneux ME, Craig A (2007) Differential var gene expression in the organs of patients dying of falciparum malaria. Molecular Microbiology 65, 959-967.
    • Mota MM, Pradel G, Vanderberg GP, Hafalla JCR, Frevert U, Nussenzweig RS, Nussenzweig V, Rodríguez A (2001) Migration of Plasmodium sporozoites through cells before infection. Science 291, 141-144.
    • Oh SS, Voigt S, Fisher D, Yi SJ, LeRoy PJ, Derick LH, Liu SC, Chishti AH (2000) Plasmodium falciparum erythrocyte membrane protein 1 is anchored to spectrin-actin junction and knob-associated histidine-rich protein the erythrocyte cytoskeleton. Mol Biochem Parasitol 108, 237-247.
    • Reed MB, Caruana SR, Batchelor AH, Thompson JK, Crabb BS, Cowman AF (2000) Targeted disruption of an erythrocyte binding antigen in Plasmodium falciparum is associated with a switch toward a sialic acid-independent pathway of invasion. Proc Natl Acad Sci USA 97, 7509-7514.
    • Roberts DJ, Craig AG, Berendt AR, Pinches R, Nash G, Marsh K, Newbold CI (1992) Rapid switching to multiple antigenic and adhesive phenotypes in malaria. Nature 357, 689-692.
    • Rottmann M, Lavstsen T, Mugasa JP, Kaestli M, Jensen ATR, Muller D, Theander T, Beck HP (2006) Differential expression of var gene groups is associated with morbidity caused by Plasmodium falciparum infection in Tanzanian children. Infect. Immun. 74, 3904-3911.
    • Sam-Yellowe TY (1996) Rhoptry organelles of the apicomplexa: their role in host cell invasion and intracellular survival. Parasitol Today 12, 308-316.
    • Santos JM and Soldati-Favre D (2011) Invasion factors are coupled to key signalling events leading to the establishment of infection in apicomplexan parasites. Cellular Microbiology 13, 787-796.
    • Scherf A, Hernandez-Rivas R, Buffet P, Bottius E, Benatar C, Pouvelle B, Gysin J, Lanzer M (1998) Antigenic variation in malaria: in situ switching, relaxed and mutually exclusive transcription of var genes during intra-erythrocytic development in Plasmodium falciparum. EMBO J 17, 5418-5426.
    • Sharma P, Chitnis CE (2013) Key molecular events during the host cell invasion by Apicomplexan pathogens. Curr Opin Microbiol 16, 432-437.
    • Sherman IW, Crandall IE, Guthrie N, Land KM (1995) The sticky secrets of sequestration. Parasitol Today 11, 378-384.
    • Sherman IW, Eda S, Winograd E (2003) Cytoadherence and sequestration in Plasmodium falciparum: defining the ties that bind. Microbes and Infection 5, 897-909.
    • Sinnis P, Sim BKL (1997) Cell invasion by the vertebrate stages of Plasmodium. Tr Microbiol 5, 52-58.
    • Smith JD, Gamain B, Baruch DI, Kyes S. (2001) Decoding the language of var genes and Plasmodium falciparum sequestration. Tr Parasitol 17, 538-545.
    • Smith JD, Rowe JA, Higgins MK Lavstsen T (2013) Malaria’s deadly grip: cytoadhesion of Plasmodium falciparum-infected erythrocytes. Cell Microbiol 15, 1976-1983.
    • Tham WH, Healer J, Cowman AF (2012) Erythrocyte and reticulocyte binding-like proteins of Plasmodium falciparum. Tr Parasitol 28, 23-30.
    • Tomley FM, Soldati DS (2001) Mix and match modules: structure and function of microneme proteins in apicomplexan parasites. Trends Parasitol. 17, 81-88.
    • Tonkin ML, Roques M, Lamarque MH, Pugniere M,  Douguet D, Crawford J, Lebrun M, Boulanger MJ (2011) Host Cell Invasion by Apicomplexan Parasites: Insights from the Co-Structure of AMA1 with a RON2 Peptide. Science 333, 463-467.
    • Turner GDH, Morrison H, Jones M, Davis TME, Looareesuwan S, Buley ID, Gatter KC, Newbold CI, Pukritayakamee S, Nagachinta B, White NJ, Berendt AR (1994) An immunohistochemical study of the pathology of fatal malaria – evidence for widespread endothelial activation and a potential role for intercellular adhesion molecule-1 in cerebral sequestration. Am J Pathol 145, 1057-1069.
    • Voss TS, Healer J, Marty AJ, Duffy MF, Thompson JK, Beeson JG, Reeder JC, Crabb BS, Cowman AF (2006) A var gene promoter controls allelic exclusion of virulence genes in Plasmodium falciparum malaria. Nature 439: 1004-1008.
    • Waller KL, Cooke BM, Nunomura W, Mohandas N, Coppel RL (1999) Mapping the binding domains involved in the interaction between the Plasmodium falciparum knob-associated histidine-rich protein (KAHRP) and the cytoadherence ligand P. falciparum erythrocyte membrane protein-1 (PfEMP1). J Biol Chem 274, 23808-23813.
    • Waterkeyn JG, Wickham ME, Davern KM, Cooke BM, Coppel RL, Reeder JC, Culvenor JG, Waller RF, Cowman AF (2000) Targeted mutagenesis of Plasmodium falciparum erythrocyte membrane protein 3 (PfEMP3) disrupts cytoadherence of malaria-infected red blood cells. EMBO J 19, 2813-2823.
    • Zieler H, Dvorak JA (2000) Invasion in vitro of mosquito midgut cells by the malaria parasite proceeds by a conserved mechanism and results in death of the invaded midgut cells. Proc Natl Acad Sci 97, 11516-11521.
    • Zuccala ES and Baum J (2011) Cytoskeletal and membrane remodeling during malaria parasite invasion of the human eythrocyte. British J Haematology 154, 680-689.

Comments are closed.