Celijski i Molekularnu Biologiju Plasmodium

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

Pripadnici roda Plasmodium su eukariotske mikrobe. Stoga, ćelija i molekularna biologija Plasmodium će biti sličan drugim eukariota. Jedinstvena karakteristika malarijskim parazita je njegova intracelularni način života. Zbog svoje intracelularne lokaciju parazit ima intimni odnos sa svojom ćelije domaćina koji se može opisati na ćelijskom i molekularnom nivou. Konkretno, parazit mora ući u ćelije domaćina, a jednom unutra, to mijenja ćelije domaćina. Molekularne i celularne biologije domaćina parazita interakcije su uključeni u ova dva procesa će se raspravljati.Introduction

Sadržaj:

    • Host eritrocita Invasion
      • Inicijalna Knjigoveške i MSP-1
      • Preorijentacija i Sekretorna Organelles
      • Junction Formiranje i Microneme Proteini
      • parazit Entry
      • Glisiranja motiliteta i Glidosome
      • Sažetak
    • Host eritrocita Datum
      • Kvake i Cytoadherence
      • Endotelne Cell Receptori
      • Antigeni Variation
      • Sažetak
  • Reference
  • Linkovi

 

Ćelije domaćina Invazija

Malarije paraziti su članovi Apicomplexa. Apicomplexa odlikuje skup organela u nekim fazama životnog ciklusa parazita. Ove organele, kolektivno poznate kao apikalni organele zbog lokalizacije na jednom kraju parazita, uključeni su u interakcije između parazita i domaćina. Konkretno, apikalni organele su uključeni u proces ćelije domaćina invazije. U slučaju Plasmodium, tri različita invazivnih oblika su identificirani: sporozoite, merozoite i ookinete (vidi Plasmodium Life Cycle). Sljedeće rasprava fokusira na ćelijskom biologije merozoites i eritrocita invazije. Reference na druge Apicomplexa i Plasmodium sporozoites će biti za ilustraciju zajedničke osobine.

merozoite invazijaMerozoites brzo (oko 20 sekundi) i posebno ući eritrocita.Ova specifičnost se ogleda i za eritrocita kao preferirani tip ćelije domaćina i za određenu vrstu domaćina, implicirajući receptor-ligand interakcije.Eritrocita invazija je složen proces koji se samo djelomično shvatiti na molekularnom i ćelijskom nivou. Međutim, značajan napredak je postignut u identifikaciji mnogih parazita i domaćina proteina koji su važni za proces invazije.

Četiri različita koraka (Gratzer i Dluzewski 1993) u procesu invazija može prepoznati (slika):

  1. početni merozoite vezivanje
  2. preorijentacija i eritrocita deformacije
  3. formiranje junction
  4. ulazak parazita

Proteini Merozoite površina i Host-Parazit Interakcije

Početne interakcije između merozoite i eritrocita je vjerovatno slučajni sudar i po svoj prilici uključuje reverzibilni interakcija između proteina na površini merozoite i domaćina eritrocita.Nekoliko površina proteina merozoite su opisani. Najbolji karakterizira je merozoite površinski protein-1 (MSP-1). Posredni o umiješanosti MSP-1 u eritrocita invazije uključuje njena ujednačena distribucija preko površine merozoite i zapažanje da antitijela protiv MSP-1 inhibira invaziju (Holder 1994). Osim toga, MSP-1does vezuju za band 3 (Goel 2003) I glycophorin A. Međutim, ulogu za MSP-1 u invaziji nije definitivno pokazao.Slično tome, circumsporozoite protein (SPRS) vjerojatno igra ulogu u ciljanje sporozoites na hepatocita kroz interakciju s heparinom sulfat proteoglikana (Sinnis i Sim 1997).

Još jedan zanimljiv aspekt MSP-1  je obrada proteolitičke da poklapa sa merozoite sazrijevanje i invazije (Cooper 1993). A primarne prerade javlja u vrijeme merozite sazrijevanja i rezultira u formiranju nekoliko polipeptida drže zajedno u ne-kovalentnim kompleksa. A sekundarne obrade javlja podudara sa merozoite invaziju na lokaciji u blizini C-terminus. Ne-kovalentnih kompleks MSP-1 polipeptid fragmenti je prolivena od površine merozoite sljedeće proteolize a samo mali C-terminalni fragment se vrši u eritrocita. Ovaj gubitak MSP-1 kompleks može korelaciji sa gubitkom ‘fuzzy’ kaput tokom merozoite invazije. C-terminalni fragment je pričvršćen na površinu merozoite strane GPI sidro i sastoji se od dva modula EGF-poput. EGF-poput modula mogu se naći u raznim proteina i obično se upleteni u protein-protein interakcije. Jedna mogućnost je da je sekundarna funkcija proteolitičke obrade izložiti EGF-poput modula koji jačaju interakcije između merozoite i eritrocita. Važnost MSP-1 i njegova obrada se podrazumijevaju iz sledeća zapažanja:

  • vakcinacija sa modulima EGF-kao da štiti od malarije i
  • inhibicija blokova obrade proteolitičke merozoite invazije.

Tačnu ulogu (e) koji nisu poznati MSP-1 i njegova obrada igra u procesu invazije merozoite. Ostali merozoite površina proteini također su uključeni u interation na merozoite sa eritrocita (komentar: Cowman 2012).

Preorijentacija i Sekretorna Organelles

Apikalni Organelles od 
Plasmodium
  Merozoites
organele oblik Veličina (nm)

Microneme ellipsoidal 40 x 100
Rhoptry suza 300 x 600
gusta Granule sferični 120-140

Nakon vezivanja eritrocita, parazit se okreće sama, tako da je “apikalni kraj” parazita je uporedo sa membrane eritrocita. Ovo merozoite preorijentacija se poklapa i sa prolaznim eritrocita deformacije. Apikalni membrana antigen-1 (AMA-1) je upleten u ovom preorijentaciju (Mitchell 2004). AMA-1 je transmembranski protein lokalizovan na apikalni kraju merozoite i vezuje eritrocite. Antitijela protiv AMA-1 ne mješati sa početnim kontakt između merozoite i eritrocita na taj način ukazuje na to da AMA-1 nije uključen u merozoite priključci. Ali antitijela protiv AMA-1 sprečavaju preorijentacija merozoite i time blokiraju merozoite invazije.

Specijalizirani sekretorni organele se nalaze na apikalni kraju invazivnih faza apicomplexan parazita. Tri morfološki različite apikalni organele detektuju elektronske mikroskopije: micronemes, rhoptries i guste granule (tabela). Guste granule nisu uvijek uključen u apeksnog organele i vjerojatno predstavljaju heterogenu populaciju sekretorni vezikule.

Kinetiku sekretaSadržaj apeksnog organela su protjerani kao parazit napadne, sugerišući da su ove organele igraju neku ulogu u invaziji. Eksperimenti u Toxoplasma gondii ukazuju na to da je micronemes su protjerani prvi i doći sa inicijalni kontakt između parazita i domaćina (Carruthers i Sibley 1997). Povećanje citoplazmatske koncentracije kalcija i cAMP (Dawn 2014) je povezana sa microneme pražnjenja i može uključivati put signala uključuje fosfolipaze C, inositoltriphosphate i kalcijum zavisne protein kinaze (Sharma i Chitnis 2013).

U rhoptries se ispuštaju neposredno nakon micronemes i oslobađanje njihovog sadržaja javlja se u dva koraka koji uključuje prvo vrat rhoptry zatim sijalica u rhoptry.

Gusta granula sadržaji su pušteni nakon što je parazit završi svoj ulazak, i stoga su obično uključeni u modifikaciju ćelije domaćina. Međutim, subtilisin nalik proteaze, koji su upleteni u sekundarnoj obradi proteolitičke MSP-1 (gore navedeno), takođe su lokalizirane na Plasmodium guste granule (Blackman 1998Barale 1999). Ako je MSP-1 za obradu katalizovane ovim proteaze, onda barem neke guste granule moraju biti otpušteni u vrijeme invazije.

Specifičnih interakcija i Junction stvaranja

Sljedeći merozoite preorijentacija na micronemes obavljati njihov sadržaj. Ove microneme proteini sadrže mnogo proteina koji se zna da su adhesins i obavezujuće ovih adhesins za receptore na domaćina eritrocita jača interakcija između eritrocita. Proteini lokaliziran na micromenes uključuju:

  • EBA-175, a 175 kDa ‘eritrocita vezivanje antigena’ iz  P. falciparum
  • DBP, Duffy-vezujući protein iz P. vivax i P. knowlesi
  • SSP2, Plasmodium sporozoite površinski protein-2. Također poznat kao TRAP (protein ljepilo thrombospondin u vezi).
  • Proteini sa homologije na SSP2/TRAP iz Toxoplasma (MIC2), Eimeria (Etp100), i  Cryptosporidium
  • CTRP, circumsporozoite- i TRAP-u vezi proteina Plasmodium nalaze u fazi ookinete
Receptora / liganda Interakcije
vrsta Host receptora Merozoite liganda
P. falciparum glycophorins (sijalične kiselina) EBA-175
P. vivax,
P. knowlesi
Duffy antigen DBP

Od posebnog značaja su EBA-175 i DBP  koji prepoznaju ostataka sijalične kiselina glycophorins i Duffy antigen, (Tabela). Drugim riječima, ovi parazit proteini su vjerojatno uključeni u receptor-ligand interakcije sa proteinima izložene na površini eritrocita. Poremećaj rezultata EBA-175 gena u parazit prebacivanje iz sijalične kiseline zavisi od puta do sijalične kiseline nezavisan put (Reed 2000), što ukazuje da postoji neka redundancije u odnosu na interakcije receptor-ligand. Zaista, nekoliko proteina koji se odnose na EBA-175 su identificirani u P. falciparum i čine gen porodice kao (EBL) proteini eritrocita vezivanja (Tham 2012).

Poređenje sekvenci EBA-175 i DBP otkrivaju konzervirani strukturne karakteristike koje su također dijeli s drugim EBL proteina. Među njima su transmembranski domene i receptora vezivanja domena (slika, modificirani iz  Adams 1992). Aktivnost vezivanja za receptore je mapiran na domenu u kojoj su konzervirani cistein i ostataka aromatskih aminokiselina između vrsta (plave područje na slici). Ovaj navodni obavezujući domena duplicirane EBA-175. Topografija transmembranski domena je u skladu sa ligandi parazit kao integralni membranski proteini sa domenom receptora vezivanja izložene na površini merozoite sljedeće microneme pražnjenja.

Microneme ReleaseJoš jedna porodica adhesins uključenih u vezivanju merozoites na erthrocytes su retikulocita vezivanja poput kolegama (RH).Članovi ove porodice udjela homologije s protein prvobitno identifikovan u P. vivax koji se vezuje specifično retikulocita i mogu igrati ulogu u retikulocita specifičnosti P. vivax. Ostali microneme proteina u ‘TRAP’ porodice su također uključeni u lokomotorni i/ili ćelija invaziju na pozornici sporozoite i drugih apicomplexa (Tomley i Soldati 2001). Svi ovi proteina (EBL, Rh, TRAP obitelji) imaju domene koje su navodno uključeni u ćeliji ćelija prijanjanje, kao i trans-membrana domene na svom C-termini. Microneme (Mn) otpuštanje će izlagati ljepilo domene, a potom bi ih vežu za receptore na ćelije domaćina i time čine vezu između invazivni oblik (npr merozoite ili sporozoite) i ćelije domaćina (Slika).

U slučaju merozoite invazije ove interakcije je posredovana između nekoliko članova EBL i Rh porodice. Ovi različiti adhesins vežu za različite receptore na eritrocita i pružiti redundantnost u merozoite vezivanje za eritrocita (Tham 2012). Jedan od elemenata ovog redundancije predviđa back up plan u slučaju jedne ligand/receptora par ne uspije. Na primjer, ako je u stanju da blokira njegove interakcije sa svojim receptor je odgovor antitijela protiv jednog od parazita liganada, onda postoje i drugi ligandi i receptori koji mogu ispuniti ovu ulogu u obavezujuća. Osim toga, uključivanje više parova ligand/receptora u funkciji istovremeno će ojačati interakciju između parazita i ćelije domaćina.

Rhoptry Neck ProteinsOva interakcija je dodatno ojačana oslobađanje dva dodatna protein kompleksa iz regiona vrat rhoptries (Weiss 2016). Jedan od njih je kompleksan uključuje RH5 (slika). RH5 vezuje za eritrocita površinski protein poznat kao basigin. U basigin receptora može biti od ključnog značaja za invaziju P. falciparum (Crosnier 2011). RH5 je vezan za merozoite kroz interakciju sa RH5 interakciji proteina (Ripr) koji također veže za merozoite površinski protein poznat kao cystiene bogat zaštitni antigen (CyRPA). RH5 Vjeruje se da igra važnu ulogu u invaziji u tome da se štedi preko Plasmodium vrsta i očigledno ne mogu biti nokautiran. Ostalim članovima Rh porodice, kao i pojedinih članova EBL porodice, čini se da više dispensible.

Još jedan proteinski kompleks pušten iz vratu rhopthries uključuje grupu proteina poznat kao Röns za rhoptry vrat. U Röns se ubacuju u domaćina membranu nakon puštanja (Slika). Ron2 vezuje za AMA-1 koji je lokaliziran na površini merozoite (Tonkin 2011). U ovom slučaju parazit snabdeva i ligand i receptor. U ron2/AMA-1 kompleksa zatim doprinosi i ovu vezu formirana između merozoite i eritrocita i dalje jača veza između parazita i domaćina (Weiss 2016). Osim toga, ron2 i AMA-1 su visoko konzervirani acrossed je Apicomplexa ukazuje na centralnu ulogu ovih proteina u procesu invazije.

Poklapa sa lučenje ovih različitih liganada i njihovih interakcija sa različitim receptorima je pojava elektrona guste spoju između eritrocita i merozoite (Slika). Uske formiranje spoju može pokrenuti microneme pražnjenja slijedi oslobađanje rhoptry vrata proteina koji izlaže domene vezivanja za receptore parazita liganda. Po svoj prilici ovo čvrsto spoju se sastoji od ovih različitih receptora/ligand interakcije. Sa svakim uzastopnim oslobađanje ligand i njegova vezivanja za svoj receptor na lakomost od merozoite/eritrocita interakcije povećava.

Tight Junction

Arrow označava elektrona guste spoj između merozoite i eritrocita. Mikrograf od Aikawa et al (1978) J. Cell Biol. 77:72.

Ukratko:

  • elektron-guste spoju forme između apikalni kraj merozoite i domaćin membrane eritrocita odmah nakon preorijentacija
  • čvrsto formiranje spoju se podudara sa oslobađanje micronemes i regiona vrat rhoptries
  • proteini oslobodili od parazita vezuju za receptore na površini eritrocita ostajući priključen na merozoite
  • posebno značajan ligand/receptora par su ron2 i AMA-1 koji su oba isporučuje parazita i igrati ključnu ulogu u formiranju uske spoju

Parazit Ulaz

Apicomplexan paraziti aktivno invaziju ćelija domaćina i stupanje nije zbog uzimanja ili  fagocitozu od strane ćelije domaćina. Ovo posebno dolazi do izražaja u slučaju eritrocita koji nedostaje sposobnost fagocitne. Osim toga, membrane eritrocita ima 2-dimenzionalni submembrane citoskeletonom koji isključuje endocitoze. Stoga je poticaj za formiranje parasitophorous vakuole mora doći od parazita. Nekoliko događaja dogoditi prilikom ulaska parazita, uključujući: 1) poremećaja u submembrane citoskeleta od eritrocita, 2) formiranje parasitophorous vakuole, i 3) i prolijevanje merozoite površine proteina. Parazit unos prešao strane acto-miozin motor kompleks zove glidosome.

Membrane eritrocita proteini se redistribuira u trenutku formiranja spoju tako da kontaktna površina je besplatan eritrocita membranskih proteina. A merozoite serin proteaza koja cijepa eritrocita bend 3 je opisana (Braun-Breton 1993). Zbog ključnu ulogu bend 3 predstave u homeostatis u submembrane skeleta, njegove degradacije može dovesti do lokalizirane prekid citoskeleta. Reorganizacija submembrane citoskeleta i lipida arhitektura vjerojatno prati merozoite invazije (Zuccala 2011).

Jedan početne parasitophorous vakuolarnom membrana (PVM) formi u spoju području. Ova membrana invaginacija vjerovatno potiče iz oba domaćina membrane parazita komponente i širi kao parazit ulazi u eritrocita. Veze između rhoptries i nastajanju PVM se ponekad posmatra (slika, strelica). Osim toga, sadržaj rhoptries su često lamelarne (tj višeslojni) membrane, a neki rhoptry proteini su lokalizirane na PVM sljedeće invazije, što ukazuje da je rhoptries funkcioniraju u PVM formiranju (Sam-Yellowe 1996).

Merozoite Entry

Mikrograf od Aikawa et al (1978) J. Cell Biol. 77:72

Ookinetes nedostaje rhoptries i ne formiraju parasitophorous vakuole unutar komarca midgut epitelne ćelije. U ookinetes brzo prolaze kroz epitelne ćelije i izazvati veliku štetu da krenu prema bazalne lamine (Han 2000Ziegler 2000). Slično tome, sporozoites mogu ulaziti i izlaziti hepatocita bez prolazi exoerythrocytic schizogony. Oni paraziti koji ne prođu schizogony su slobodni u domaćinu citoplazmi, dok su oni u fazi schizogony su zatvorene unutar PVM (Mota 2001). Ova zapažanja ukazuju na to da je potrebna PVM za intracelularne razvoj i nije neophodan za proces ćelije domaćina invazije. Kao što se formira početni parasitophorous vakuole, spoju (označen sa C na slici) između parazita i domaćina postaje prsten nalik i pojavljuje se parazit za kretanje kroz ovaj anulusa jer ulazi u širi parasitophorous vakuole. Umjesto toga ovaj kreće spoju se izvukao iz ispred parazita do zadnjeg što je dovelo do Kretanje parazita u ćelije domaćina.

Kao parazit ulazi, MSP-1 mnogi od merozoite površine proteini se prolio. Ovaj proces rasterećenja posredovana specifične proteaze te je naredio proces (Boyle 2014).

The Glideosome

glidosome

Model kreće spoju kompleksa i glidesome vožnje klizi motilitet iz Besteiro (2011).

Invazivnog oblika apicomplexan paraziti su često pokretnih oblika da je puzati duž supstrat jednom vrstom pokretljivost nazivaju ‘klizi pokretljivost. Klizeći pokretljivost, kao što je invazija, uključuje i oslobađanje adhesins, vezanost za supstrat, a prekrivanje je adhesins na zadnjem kraju zoite. Jedna razlika između zmajem pokretljivost i invazija je da micronemes i rhoptires moraju biti stalno objavljena kao organizam kreće.Tako je, klizeći pokretljivost ne uključuje ovaj relativno mali kreće spoju, ali kontinuirano stvaranje novih spojeva između zoite i supstrata. Osim toga, adhesins su cepane od površine zoite kao priraslica do zadnjeg od zoite i trag ljepila molekula ostavio iza kreće zoite na podlozi. Mehanizam pokretljivost i invazije su vrlo slični i na taj način, za vrijeme invazije parazita doslovno puzi u ćelije domaćina kroz raskrsnice kreće. Osim toga, neke apicomplexans koristiti ovaj tip pokretljivost pobjeći iz ćelija i može preći biološke barijere ulasku i izlasku iz ćelije.Kompleksa proteina koji pokreće ovo klizi motilitet je poznata kao glidosome (Boucher 2015).

Cytochalasins inhibiraju ulazak merozoite, ali ne i vezanosti, čime se ukazuje na to da je potrebno snage za parazita invazije i klizeći pokretljivost se temelji na aktin-miozin citoskeleta elemenata. Sposobnost miozin, a motor protein, za stvaranje sile je dobro poznata (npr., Mišićne kontrakcije). A miozin jedinstven za Apicomplexa je identificiran i usidren u unutrašnje membrane kompleks (IMC). IMC se odnosi na dvostruke membrane leže pod plazma membrane na invazivne fazama Apicomplexan parazita. Ovaj IMC je dodatno podržan od strane pod-sferične mikrotubule koje se protežu dužinom parazita. IMC povezana miozin interakciju sa aktin kao dio glidesome. Različiti adhesins (tj EBL, Rh, TRAP i AMA-1) koji čine kretanje spoju (MP) kompleks se zatim povezana sa glidesome (Slika).

Članovi porodice TRAP i drugih adhesins imaju konzerviranom citoplazmatski domena. Ovaj citoplazmatske domene je povezano sa kratkim aktin vlakna preko Aldolaza. Na aktin vlakna i miozin su orijentirani u prostoru između unutrašnje membrane kompleks i plazma membrane, tako da miozin pokreće aktin vlakna prema zadnjem u zoite. Na miozin je usidren u IMC-a i ne miče. Stoga, transmembranski adhesins se izvukao kroz fluid lipida dvosloja plazma membrane zbog njihove povezanosti sa aktin vlakna. Tako je kompleks adhesins i aktina niti se prevozi prema zadnjem ćelije. S obzirom da je adhesins su ili kompleksni sa receptora na ćelije domaćina i usidren u ćeliju citoskeleton domaćina, ili vezani za supstrat, neto rezultat je naprijed kretanje parazita (slika). Kada je adhesins do kraja zadnjeg parazita su proteolyitcally Cepane i šupe iz zoite površine.

U slučaju ćelije invazije PVM i domaćin ćelijske membrane će morati da zapečaćeni, tako da je PVM je netaknut i okolnih parazita i domaćina plazma membrana je netaknuta. Mehanizmi su uključeni u ovaj zadnji korak invazije nisu poznati.

Identifikovani su mnoge proteine koji su uključeni u proces invazije. To će uključivati signalizacije između različitih koraka invazije (Santos i Soldati-Favre 2011). Međutim, mnogo toga ostaje da se saznali ćelijske i molekularne biologije merozoite invazije. A bolje razumijevanje složenog procesa parazita invazije moglo dovesti do razvoja novih terapijskih pristupa malarije i drugih bolesti uzrokovanih Apicomplexans.

Sažetak

Merozoite invazija je kompleksan i naredio proces. A okvirni model merozoite invazije uključuje:

  1. Inicijalna merozoite vezivanje uključuje reverzibilni interakcija između površine proteina merozoite i domaćin erythrocyte.The točne uloge MSP1 i drugih merozoite površinski proteini nisu poznati.
  2. Preorijentacija nepoznati rezultati mehanizam u apikalnoj kraju merozoite se uporedo sa membrane eritrocita.
  3. Pražnjenja micronemes i vrat je rhoptries poklapa sa formiranjem uske spoj između domaćina i parazita.
  4. Uske spoju posredovana receptorom-ligand interakcija između površine proteina eritrocita i Integral parazit membranski proteini izloženi ispuštanjem apeksnog organela.
  5. Lokaliziran čišćenje eritrocita submembrane citoskeleta i formiranje početne parasitophorous vakuole (PVM) je u korelaciji sa kompletnom pražnjenja rhoptries.
  6. Uske spoju postaje u obliku prstena i povukao prema nazad u merozoite da prisili merozoite u formiranju parasitophorous vakuole.
  7. Sila nastaje miozin motora povezan sa trans-membrane parazita ligandi, koji se zove glidosome, kreće duž aktin vlakna unutar parazita.
  8. Invazija je završen do zatvaranja PVM i membrane eritrocita.

HOST ERITROCITA IZMJENE

Jednom unutar eritrocita, parazit prolazi trofičkim faze slijedi replikativnu fazu. Tokom ovog intraerythrocytic perioda, parazit mijenja domaćin čine ga više prikladan staništa. Na primjer, membrane eritrocita postaje propušta male metabolita molekularne težine, pretpostavlja se odražava potrebe aktivno raste parazita je (vidi UptakeX i propusnosti).

Još jedna modifikacija ćelije domaćina tiče cytoadherence od P. falciparum – inficiranim eritrocita za endotelne stanice, a samim tim sekvestracija zrelog parazita u kapilare i post-kapilarna venula. Ovo sekvestracija vjerojatno dovodi do microcirculatory izmjene i metaboličkih poremećaja koji bi mogao biti odgovoran za mnoge od manifestacija teške falciparum malarije (vidi patogenezi). Je cytoadherence za endotelne stanice savetuje najmanje dvije prednosti za parazita: 1) mikroaerofilne okruženje koje je pogodnije za metabolizam parazita, i 2) izbjegavanje slezine i kasnije uništavanje.

Kvake i Cytoadherence

A velike strukturalne promene domaćina eritrocita su elektron-guste izbočina ili “dugmad”, na membrane eritrocita od  P. falciparum – inficiranim ćelija. Dugmad su izazvane parazita i nekoliko parazit proteina su povezani sa dugmadi (Deitsch i Wellems 1996). Dva proteina koji mogu sudjelovati u formiranju dugme ili utjecati na domaćina eritrocita submembrane citoskeletonom i indirektno izazivaju formiranje dugme su ručku povezane histidin bogat proteinima (KAHRP) i eritrocita membranski protein-2 ( Pf EMP2), koji se nazivaju MESA. Ni KAHRP ni  PfEMP2 su izloženi na vanjskoj površini eritrocita, ali su lokalizovana na citoplazmatski lice domaćina membrane (slika). Njihova tačna uloga u formiranju dugme nisu poznati, ali može uključivati reorganizaciju submembrane citoskeleta.

knob structure

Dugmad se vjeruje da igraju ulogu u sekvestracija zaraženih eritrocita jer su točke kontakta između zaraženi eritrocita i vaskularnih endotelnih ćelija i vrsta parazita koji izražavaju gumbi pokazuju najviši nivo zaplene. Osim toga, prekid KAHRP rezultira gubitkom dugmad i sposobnost da cytoadhere pod uvjetima protoka (Crabb 1997). A polimorfne protein, nazvan Pf EMP1, takođe je lokaliziran na dugmad i izložen na površini domaćina eritrocita. Translokacija od  Pf EMP1 na površinu eritrocita ovisi u dijelu na drugom membrane eritrocita povezan protein  Pf EMP3 (Waterkeyn 2000). pfEMP1 vjerojatno funkcionira kao ligand koji se vezuje za receptore na matičnom endotelnih ćelija. Druge predložene cytoadherence ligandi uključuju modificirani band-3, pod nazivom pfalhesin (Sherman 1995), sequestrin, rifins i clag9 (Craig i Scherf 2001).

var genPf EMP1 je član var gena porodice (Hviid 2015). Svaki parazit ima oko 40-60 var gena koji pokazuju visok stepen varijabilnosti, ali imaju sličnu ukupnu strukturu (slika). PfEMP1 ima veliki ekstracelularnog N-terminalni domena, a transmembranski regija i C-terminalni intracelularne domene.Regije C-terminalni se štedi između članova var porodice i vjeruje se usidri  Pf EMP1 na eritrocita submembrane citoskeleta. Konkretno, ova kisela C-terminalni domene može komunicirati sa osnovnim KAHRP od knaufa (Waller 1999), kao i spektrin i aktin (O 2000).

Ekstracelularne domene odlikuje 1-5 kopije Duffy vezivanja kao što je (DBL) domena. Ove DBL domeni su slične regiji receptor vezivanje liganda uključenih u merozoite invazije (gore navedeno). U DBL domeni izložba konzerviranog razmakom od cisteina i hidrofobnih ostataka, ali inače pokazuju malo homologije. Filogenetski analiza pokazuje da postoji pet različitih klasa (označen kao  jedan ,  b ,  g ,  d , i  e) u DBL domena (Hviid 2015). Prvi DBL je uvijek isti tip (određen  je), A to je praćeno InterDomain regija cistein-bogatih (CIDR). Varijabla broj DBL u raznim naloga čine ostatak ekstracelularne domena Pf EMP-1.

Tokom svakog mitotska ciklusa var gena podvrgnuti rekombinacije dovodi do kontinuiranog generacije dodatnih varijanti (Claessens 2014). Zanimljivo je da je struktura var gena porodica je prisutan još od prije  P. falciparum i P. reichenowi divergencija koja se dogodila prije više od dva miliona godina (Zilversmit 2013).

Endotelne Cell Receptori

Mogući Receptori Utvrđene
In Vitro Analize vezivanja

*CD36

*ig Natporodica

  • ICAM1
  • VCAM1
  • PECAM1
    Hondroitin sulfat A
    +endotelne protein C +receptor
    +heparan sulfat
    +hijaluronska kiselina
    +E-selektin
    +thrombospondin
    +Rosetting Ligandi
    • CR-1
    • krvne grupe A Ag
    • glikozaminoglikana

Nekoliko mogućih endotela receptora (Box) su identifikovane testiranjem sposobnost zaraženih eritrocita za vezivanje u statičkim pridržavanje testovima (Beeson and Brown 2002). Jedan od najboljih karakterizira među njima je CD36, što je 88 kDa integralni membranski protein koji se nalazi na monocite, trombocita i endotelnih ćelija. Zaražene eritrocita od većine parazit izolira se vezuju za CD36 i vezivanje domena je mapiran na CIDR od  Pf EMP1 (vidi sliku). Međutim, CD36 nije otkriven na endotelne stanice moždane krvne sudove i parazita iz kliničkih izolata imaju tendenciju da se pridržavaju i CD36 i intracelularne adhezije molekula-1 (ICAM1). ICAM1 je član imunoglobulina natporodice i funkcije u ćeliji ćelija prianjanja. Osim toga, sekvestracija zaraženih eritrocita i ICAM1 izraz ko-lokaliziran u mozgu (Turner 1994).

Hondroitin sulfat A (CSA) je upleten u cytoadherence u placentu i može doprinijeti negativnih efekata od  P. falciparum tokom trudnoće. Uloga nekih drugih potencijalnih receptora nije jasno. Na primjer, pridržavanje thrombospondin pokazuje nizak afinitet i ne može podržati obavezujuće pod uvjetima protoka. Vezivanja VCAM1, PECAM1 i E – selektina čini se da je rijetko i pitanja u vezi sa njihovim konstitutivnim izraz na endotelne stanice su podignute. Međutim, cytoadherence moglo uključivati više receptor/ligand interakcije.

Rosetting je još jedan ljepilo fenomen ispoljava P. falciparum – inficiranim eritrocita. Zaraženim eritrocitima iz nekih parazit izolata će vezati mutiple nezaraženih eritrocita i Pf pojavljuje EMP1 da ima ulogu u barem neke rosetting. Mogući receptori uključuju dopuna receptor-1 (CR1), krvna grupa A antigena, ili glikozaminoglikana polovinama neutvrđenog proteoglikana. (Vidi sliku koja prikazuje moguće receptor-ligand interakcija uključenih u rosetting na drugu web stranicu).

Različite vrste DBL domena i CIDR (gore navedeno) vezuju za različite endotelne ćelije receptore (Craig i Scherf 2001). Na primjer, DBL a, koji se sastoji od prve domene, vezuje za mnoge receptora povezanih s rosetting. Vezivanje CIDR na CD36 može objasniti obilje ovog konkretnog obavezujuće fenotip među parazit izolata.

Binding fenotipa
područje receptor

CIDR CD36
DBL a rosetting
DBL b ICAM-1
DBL g CSA

(Web stranice sastavljaju Hagai Ginsburg sadrži detaljne brojke koje prikazuju mnoge aspekte domaćina parazita interakcije, uključujući: sastav dugme i receptor-ligand interakcijePfEMP-1 strukture i obavezujuće specifičnostiendotelne ćelije receptore i rosettingSherman et al (2003) je pregledao mehanizme cytoadherence).

Аntigeni Varijacija

Roberts et al 1992Kodiranje cytoadherence ligand od strane visoko polimorfne gen porodice predstavlja paradoks u tom receptor/ligand interakcije se općenito smatra vrlo specifičan.Zanimljivo je izbor za različite cytoadherent fenotipova rezultirati concommitant promjenu u vrsti površine antigene (Biggs 1992). Slično tome, ispitivanje klonskih parazita linija otkrio da su promjene u vrsti površine antigenske korelaciji sa razlikama u vezivanja za CD36 i ICAM1. Na primjer, roditeljske linije (A4) poštuje jednako dobro za CD36 i ICAM1, dok je jedna od A4-izvedeni klonove u (C28) izloženi značajnog prednost za CD36 (slika, modificirani iz Roberts 1992). Vezivanje za ICAM1 je zatim ponovo izabran prelazite zaraženih eritrocita na ICAM1.Sva tri parazit klonovi (A4, C28, C28-I) izlagao različite antigene tipa kao što je pokazano aglutinacije sa hiper-imuni Sera.

Izraz određenog PfEMP1 će rezultirati parazit sa jasnim cytoadherent fenotip, a to može utjecati na patogenezu i bolesti ishod. Na primjer, vezivanje za ICAM-1 je obično umiješan u moždane patologije. Stoga, paraziti izražavajući PfEMP1 koji se veže za ICAM1 može biti više vjerojatno da će izazvati cerebralne malarije. U stvari, viši nivo transkripcije posebno var gena nalaze se u slučajevima teške malarije u odnosu na jednostavan malarije (Rottmann 2006). Slično tome, veći udio izolata koji se vezuju na ADU su dobijeni iz placente u odnosu na perifernu cirkulaciju bilo trudnice ili djeca (slika, modificirani iz Beeson 1999). Osim toga, posteljice malarija je često povezana sa višim nivoima transkripcije određenog var gen koji povezuje CSA (Duffy 2006). Ovaj fenomen nije ograničen samo na posteljicu u da postoji dominantan izraz određenog var gena u različitim tkivima (slika, od  Montgomery 2007). Kasniji rad je potvrdio da različite varijante PfEMP1 imaju različite tropisms za različita tkiva (Smith 2014).

Slika iz Montgomery 2007. Pokazuje broj različitih tipova PfEMP1 (označen kao grupa 1-6) izražene u različitim tkivima (mozak, pluća, srce i slezina) iz 3 različite pacijenata. PM30 je umro od teške malarije anemije. PM32 je dijagnosticiran i cerebralne malarije i teške anemije. PM55 je dijagnosticiran samo cerebralne malarije.

CSA Binding

Figure, modificirani iz Beeson 1999 . Pokazuje proporcije izolata koji se vezuju za CSA, CD36, ili ICAM-1. Zaraženim eritrocitima su prikupljeni iz placente, periferna cirkulacija majke, ili periferne cirkulacije djeteta.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Još nedavno je dokazano da je poseban podskup var geni su vrlo prepisuju sljedeći izbor na ljudski mozak endotelu i da ti isti različita podtipa su povezani sa cerebralnom malarije (Aird 2014Cunnington 2013Smith 2013). Ovo tkivo specifični izraz određenog var gena ukazuje na to da različita tkiva biraju različite parazit populacije na osnovu konkretnih PfEMP1 se izrazio na površini zaraženih eritrocita.

Iako sekvestracija nudi mnoge prednosti parazita, izraz antigena na površini zaraženih eritrocita daje cilj za imuni sistem domaćina. Parazita kompenzuje imunološki odgovor domaćina izražavajući antigenically različite Pf EMP1 molekule na površini eritrocita. Ovo omogućava parazit izbjeći izbija imunog sistema domaćina, ali još uvijek održava cytoadherent fenotip. Ovaj antigeni prebacivanje može doći do onoliko često koliko je 2% po generaciji u odsustvu imunološkog pritiska (Roberts 1992). Molekularni mehanizam antigeni prebacivanje nije poznat.Eksperimentalni dokazi ukazuju da je mehanizam nije povezan sa dvostrukih transpoziciju u određene lokacije izraz povezanih kao naći u afričkim tripanozoma. Samo jedan var gen je izražen u vremenu (tj alelne isključenje). Ne-izrazio gena šutio od proteina koji se vezuju na promotor regije. A gen može doći uskoro izjavom da na određenoj lokaciji u jezgru i povezana je sa hromatina modifikacija. Ovaj izraz mjesto može primiti samo jednu aktivnu gena promotora. Tako je var promoter je dovoljan i za prigušivanje zvuka i mono-alelne transkripciju PfEMP1 alela (Voss 2006Guizetti 2013).

Sažetak

antigeni Variation

  • Malarijskim parazit mijenja eritrocita izvozeći proteina u ćelije domaćina.
  • Jedan od takvih modifikacija je izraz Pf EMP1 na eritrocita površini koja funkcionira kao cytoadherent ligand.
  • Vezivanje ovog ligand za receptore na matičnom endotelu promovira sekvestracija i omogućava zaraženih eritrocita izbjeći slezine.
  • Brojni Pf EMP1 gena (tj var gen porodice) pružiti parazit sa sredstvima varirati antigen izražene na površini eritrocita.
  • Ovaj antigeni varijacija također korelira s različitim cytoadherent fenotipova.