Stanične i Molekularne Biologije Plasmodium

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

Članovi roda Plasmodium su eukariotske mikrobe. Dakle, stanica i molekularna biologija Plasmodium će biti sličan ostalih eukariota. Jedinstvena značajka malaričkog parazita je unutar stanice života. Zbog svoje unutarstanične lokaciji parazit ima intimni odnos sa svojom stanicu domaćina koja se može opisati na staničnoj i molekularnoj razini. Konkretno, parazit mora ući u stanicu domaćina, a jednom unutra, to mijenja stanicu domaćina. Će se raspravljati Molekularna i stanična biologija interakcija domaćin-parazit koji su uključeni u ta dva procesa.Introduction

STANICA DOMAĆIN invazije

Malarija parazita su članovi Apicomplexa. Apicomplexa karakterizira skup organela koje se nalaze u nekim fazama parazita životnog ciklusa. Ove organele, kolektivno poznate kao apikalni organela zbog njihove lokalizacije na jednom kraju parazita, su uključeni u interakciju između parazita i domaćina.Konkretno, apikalni organele su uključeni u proces invazije stanica domaćina. U slučaju Plasmodium, identificirani su tri različita invazivnih oblika: sporozoita, merozoitni i ookinete (vidi Plasmodium životni ciklus). Sljedeća rasprava fokusira na staničnoj biologiji merozoita i eritrocita invazije. Pozivanje na druge Apicomplexa i Plasmodium sporozoita će se ilustrirati zajedničke karakteristike.

merozoitni invazijaMerozoiti brzo (oko 20 sekundi) i posebno unose eritrocita.Specifičnost ovog očituje i za eritrocite kao tip stanice i poželjnom za određene vrste domaćina, zbog čega se implicira receptor-ligand interakcije. Eritrocita invazija je složen proces koji se samo djelomično razumije u molekularni i stanični razini. Međutim, znatan je napredak postignut u identificiranju mnogi od parazita i domaćina proteina koji su važni za proces invazije.

Četiri različita koraka (Gratzer i Dluzewski 1993) u procesu invazije može prepoznati (na slici):

  1. Početni merozoitni vezanje
  2. Preusmjeravanje i eritrocita deformacija
  3. Formiranje spoj
  4. Unos parazit

Površinski merozoitni Proteini i domaćina-Parazit interakcije

Početni interakcija između merozoitni i eritrocita je vjerojatno slučajni sudar i vjerojatno uključuje reverzibilne interakcije između proteina na površini merozoita i domaćina eritrocita. Nekoliko merozoitni površinski proteini su opisani. Najbolje je karakteriziran merozoitni površinski protein-1 (MSP-1). Dokazi što ukazuje MSP-1 u invaziji eritrocita uključuje njegove jednoličnu raspodjelu preko površine merozoita te opažanje da antitijela protiv MSP-1 inhibiraju invaziju (Držač 1994). Osim toga, MSP-1does vežu na band 3 (Goel 2003) I glycophorin A. Međutim, uloga MSP-1 u invaziji nije definitivno pokazao. Slično, cirkumsporozoitni protein (CSP) vjerojatno igra ulogu u ciljanju sporozoite do hepatocita interakcijom sa heparin sulfat proteoglikana (Sinnis i SIM 1997).

Još jedan zanimljiv aspekt MSP-1  je proteolitičku obradu koja se poklapa s merozoita sazrijevanja i invazije (Cooper 1993).Primarna obrada javlja za vrijeme sazrijevanja merozite i rezultira formiranjem više polipeptida koje se drže zajedno u nekovalentnoj kompleksa. Sekundarni obrada javlja poklapa sa merozoita invazije na mjestu u blizini C-kraja. Ne-kovalentna kompleks MSP-1 polipeptid fragmenata ljušti sa površine merozoita nakon proteolizu i samo mali C-terminalni fragment se izvodi u eritrocitima. Ovaj gubitak MSP-1 kompleksa može korelirati s gubitkom „fuzzy” kaput tijekom merozoita invazije.C-terminalni fragment vezan na površinu merozoita pomoću GPI sidra a sastoji se od dva EGF poput modula. EGF-kao moduli nalaze u različitim proteinima i obično su upleteni u protein-protein interakcije. Jedna mogućnost je da su sekundarne protcolitički funkcije obrade izložiti EGF poput modula koji jačaju interakcije između merozoita i eritrocita.Važnost MSP-1 i njegove obrade podrazumijevaju iz sljedećih opažanja:

  • cijepljenje s EGF-kao što su moduli mogu zaštititi od malarije, a
  • inhibicija blokira obradu proteolitička merozoita invazije.

Točna uloga (e) koji MSP-1 i njihova obrada igra u procesu invazije merozoita nisu poznati. Ostali merozoitni površinski proteini su također uključeni u međudjelovanje s merozoitni s eritrocita (revijalni trgovac stokom 2012).

Apikalni organela 
Plasmodium
  Merozoiti
organele Oblik Veličina (nm)

Microneme elipsoidnog 40 x 100
Rhoptry suza 300 x 600
gusta granula sferni 120-140

Nakon vezanja na eritrocitima, parazit se reorijentira tako da je „vršni kraj” parazita suprotstavljena eritrocitne membrane. To merozoitni preusmjeravanje također poklapa s prolaznim eritrocita deformacije. Apikalni membranski antigen-1 (AMA-1) je uključen u ovaj preusmjeravanje (Mitchell 2004). AMA-1 je transmembranski protein lokalizirani na gornju kraju merozoita i veže eritrocita. Antitijela protiv AMA-1 ne smeta pri početnog kontakta između merozoitni i eritrocita time što sugerira da je AMA-1 nije uključen u merozoita prilogu. No, antitijela protiv AMA-1 spriječilo preusmjeravanje na merozoitni i time blokiraju merozoitni invazije.

Specijalizirane sckrctomc organele se nalaze na apikalni kraju invazivnih faza apikompleksnog parazita. Tri morfološki različite apikalni organele detektira elektronskim mikroskopom: micronemes, rhoptries i gusta granule (Tablica). Guste granule nisu uvijek uključene u apikalni organela i vjerojatno predstavljaju heterogenu populaciju izvodnih mjehurići.

Kinetika izlučivanjaSadržaj apikalni organela su protjerani kao parazit napadne, što ukazuje da su ove organele igrati neku ulogu u invaziji.Eksperimenti u Toxoplasma gondii pokazuju da su micronemes protjerani prvi i pojaviti s prvog kontakta između parazita i domaćina (Carruthers i Sibley 1997). Povećanje citoplazmatske koncentracije kalcija i cAMP (Dawn 2014) je povezano s microneme pražnjenja, a također mogu uključivati signalni put uključuje fosfolipaze C, i kalcijeve inositoltriphosphate ovisne protein kinaze (Sharma i Chitnis 2013).

U rhoptries ispuštaju neposredno nakon micronemes i oslobađanje njihovih sadržaja pojavljuje se u dva koraka koji uključuju prvo grlo rhoptry slijedi žarulje u rhoptry.

Guste sadržaja granula su pušteni nakon što je parazit završi svoj ulazak, i stoga, obično su upleteni u izmjeni stanice domaćina. Međutim, suptilizin poput proteaze, koji su upleteni u sekundarnom proteolitičke obrade MSP-1 (gore objašnjeno), također su lokalizirani na Plasmodium gustih granula (Blackman 1998Barale 1999). Ako MSP-1 obrada katalizira tih proteaza, onda barem neke guste granule moraju biti otpušteni u vrijeme invazije.

Specifične interakcije i čvor formacija

Sljedeći merozoitni preusmjeravanje su micronemes obave njihov sadržaj. Ove microneme proteini uključuju proteine ​​za koje se zna da su adhezini i vezanje tih adhezina na receptore na eritrocita domaćina jača interakcija između eritrocita. Proteini lokalizirani na micromenes uključuju:

  • EBA-175, ‘veže antigen eritrocita’ a 175 kDa iz  P. falciparum
  • DBP, Duffy-vezujući protein iz  P. vivax  i  P. knowlesi
  • SSP2, Plasmodium sporozoita površinski protein-2. Također poznat kao (TRAP trombospondin vezane adhezivni protein).
  • Proteini, homologni SSP2/TRAP iz toxoplasma (MIC2), parazita Eimeria (Etp100) i Cryptosporidium
  • CTRP, circumsporozoite- i TRAP vezane protein Plasmodium naći u ookinete fazi
Receptor / Ligand Interactions
Vrsta domaćin receptora merozoitni ligand
P. falciparum glycophorins (sialična kiselina) EBA-175
P. vivax,
P. knowlesi
Duffy antigen DBP

Od posebnog značaja su EBA-175 i DBP  koja prepoznaju ostataka sijalinske kiseline u glycophorins i Duffy antigen, odnosno (Tablica). Drugim riječima, ti parazit proteini su vjerojatno uključeni u receptor-ligand interakcije s proteinima izložene na površini eritrocita. Poremećaj rezultata EBA-175 gena u parazita prebacivanje iz staze sialične kiseline ovisan kiseline neovisan puta sialične (Reed 2000), što ukazuje da postoji neka redundancije u odnosu na receptor-ligand interakcije. Doista, nekoliko proteina koji se odnose na EBA-175 su identificirani u  P. falciparum i čine gena obitelji eritrocita vežu slično (EBL) bjelančevine (tham 2012).

Usporedba sekvenci EBA-175 i DBP otkriti konzervativnih strukturne značajke koje su također dijele s drugim EBL proteina. Oni uključuju transmembranske domene i domene za vezanje receptora (slika, od modificiranih Adams 1992).Aktivnost vezanja receptora su mapirani na domenu u kojoj je aromatski aminokiselinski ostaci cisteina i konzervirani između vrsta (plava područje na slici). Ovaj takozvani vezne domene je umnožen u EBA-175. Topografija transmembransku domenu u skladu je s parazitima ligandima Biti Integralni membranski proteini s domenom vezanja receptora izloženih na površini nakon merozoita microneme pražnjenja.

Druga familija adhezina uključene u vezanje merozoita da erthrocytes su retikulocita vežu kao homologa (RH). Članovi ove homologija obitelji podijeliti s protein je identificiran u  P. vivax koji se specifično veže retikulocita i može igrati ulogu u retikulocita specifičnosti P. vivax. Ostali microneme proteini u „Klopka” obitelji također su uključeni u kretanje i/ili stanica invazije na sporozoita pozornice i druge apicomplexa (Tomley i Microneme ReleaseSoldati 2001). Sve ove proteina (EBL, Rh, TRAP obitelji) imaju domene koji su uključeni u adheziju vjerojatno stanica-stanica, kao i trans-membranskog domene na njihovu C-terminalu.Microneme (Mn) otpuštanje izložiti ljepljive domene, koji bi tada vežu na receptore na stanicu domaćina i time tvore vezu između invazivnog obliku (npr merozoita ili sporozoita) i stanice domaćina (na slici).

U slučaju merozoita invazije ta interakcija posreduje između nekoliko članova EBL i Rh obitelji. Ti različiti adhezini vežu na različite receptore na eritrocitima i dati u redundanciju merozoita vezanja u eritrocitima (Tham 2012). Jedan element ovog tehnološkog viška osigurava back up plan u slučaju jedan ligand/receptora par ne uspije. Na primjer, ako je reakcija antitijela na jedan od parazita liganada je sposobna blokirati interakciji s njegovim receptorima, tada se drugi ligandi i receptori koji mogu ispuniti ove ulogu vezanja. Osim toga, uključenost više ligand/receptor parova djeluju istovremeno ojačati interakciju između parazita i stanice domaćina.Rhoptry Neck Proteins

Ova interakcija dodatno ojačana otpuštanje dvije dodatne proteinskih kompleksa iz vratu od rhoptries (Weiss 2016). Jedan od njih je kompleks uključuje Rh5 (slika). Rh5 se veže na površinski protein poznat kao eritrocita basigin. Basigin receptora može biti bitan za invaziju  P. falciparum (Crosnier 2011). Rh5 je vezana na merozoita preko interakciji s Rh5 interakciji proteina (Ripr), koji se također veže na površinski protein merozoitni poznat kao zaštitno cystiene bogat antigen (CyRPA). Rh5 se vjeruje da igraju važnu ulogu u invaziji u tome što je sačuvano kroz Plasmodium vrsta i očito se ne mogu nokautirao. Ostali članovi obitelji Rh, kao i pojedini EBL članovi obitelji, čini se da više disperziven.

Drugi proteinski kompleks pušten iz vrat rhopthries uključuje skupinu proteina koji su poznati kao Rons za rhoptry vrata. A Rons umeću u membranu domaćina nakon puštanja (slika).RON2 veže na AMA-1, koji je lokaliziran na površinu merozoita (Tonkin 2011). U ovom slučaju parazit opskrbljuje i liganda i receptora. RON2/AMA-1 kompleks se zatim također doprinosi vezi formirane između merozoita i eritrocitima i dalje jača vezu između nametnika i domaćina (Weiss 2016). Nadalje, RON2 i AMA-1 visoko su konzervirani u acrossed Apicomplexa ukazuje središnju ulogu ovih proteina u procesu invazije.

Poklapa sa lučenje ovih različitih liganada i njihovih interakcija s različitim receptorima je pojava elektronskog guste spoj između eritrocitima i merozoita (Slika). Formiranje čvrsto spoj može pokrenuti microneme pražnjenja nakon čega slijedi otpuštanje rhoptry vrata proteina koji se izlaže domene parazitskih liganada receptora za vezanje. Vjerojatno to čvrsti spoj se sastoji od ovih različitih interakcija receptora/liganda. Sa svakim uzastopnim oslobađanje liganda i njegovog vezivanja na njegov receptor na afinitetom od interakcije povećava merozoitni/eritrocita.

U sažetku:

  • elektronima guste oblici spoj između apikalni kraja merozoita i domaćin eritrocita membrane odmah nakon
    Tight Junction

    Arrow označava elektronski gustu prijelaz između merozoitni i eritrocita. Mikrograf iz aikawa et al (1978) J. Cell Biol. 77:72.

    preusmjeravanje

  • čvrsto formiranje spoj se podudara s puštanja micronemes i vratu od rhoptries
  • proteini oslobađanje od parazita vežu se na receptore na površini eritrocita, a preostalih vezan na merozoita
  • posebno ističe ligand/receptor su par RON2 i AMA-1, koji su i dobiveni od parazita i igraju ključnu ulogu u formiranju uske spoju

Parazit ulaz

Apikompleksnog paraziti aktivno napadaju stanice domaćina i ulazak nije zbog vezanje ili fagocitoze od stanice domaćina. To je posebno vidljivo u slučaju eritrocita koji nedostaje fagocita koji sposobnost. Nadalje, u eritrocitima membrana ima 2-dimenzionalni pod-membranska citoskeleta koja isključuje endocitoza. Stoga je poticaj za formiranje parazitofornoj vakuole mora doći od parazita. Nekoliko događaja dogoditi tijekom stupanja parazita, uključujući: 1) poremećaja, sustavom pod-membranska citoskeleta u eritrocitima, 2) formiranje parazitofornoj vakuoli, i 3), a prolijevanja merozoitni površinskih proteina. Parazit ulaz je upravljan od strane ACTO-miozinski motora kompleksa pod nazivom glidosome.

Eritrocita membranski proteini su redistribuirati u vrijeme stvaranja čvora, tako da je područje kontakta je bez eritrocita membranskih proteina. Merozoitni serin proteaza koja cijepa eritrocita band 3  je opisana (Braun-Breton 1993). Zbog ključne uloge benda 3 predstave u homeostatis u pod-membranska kostura, njegova razgradnja može dovesti do lokaliziranog prekida citoskeleta. Reorganizacija pod-membranska citoskeleta i lipida arhitekture vjerojatno prati merozoitni invaziju (Zuccala 2011).

merozoitni Ulaz
Mikrograf iz aikawa et al (1978) J. Cell Biol. 77:72

Početni parazitofornoj vascular membrane (PVM) formira u spojne površine. Ova membrana invaginacije vjerojatno potječe od i domaćin membranu i parazitarnih komponente i širi kao parazit ulazi u eritrocitima. Veze između rhoptries i usponu PVM ponekad promatraju (slika, strelica). Osim toga, sadržaj rhoptries često lamelama (tj višeslojne membrane) i neke su lokalizirani rhoptry proteina u slijedećoj PVM invazije, što ukazuje da je također funkcionirati rhoptries formiranjem PVM (Sam-Yellowe 1996).

Ookinetes nedostaje rhoptries i ne čine parazitofornoj vacuole unutar epitelnih stanica komaraca midgut. U ookinetes brzo prolaze kroz epitelne stanice i uzrokovati opsežna oštećenja kao što su glave prema bazalnog sloja (Han 2000Ziegler 2000). Isto tako, sporozoita može ući i izaći hepatocitima prolazi bez exoerythrocytic schizogony. Ti paraziti koji ne prolaze schizogony su slobodni u citoplazmi domaćina, dok su oni koji prolaze schizogony zatvoreni unutar PVM (Mota 2001). Ova zapažanja sugeriraju da PVM je potrebno za unutarstanični razvoj te nije potrebno za proces invazije stanica domaćina. Kao što se oblikuje početni parazitofornoj vacuole je spoj (označene s C-ih na slici) između parazita i domaćina postaje prsten nalik i pojavi se parazit kretati kroz ovaj prstenom jer ulazi u širi parazitofornoj vakuole. Umjesto toga kreće spoj se izvukao s prednje parazita na stražnjem rezultira kretanje prema naprijed parazita u stanicu domaćina.

Kako je parazit ulazi, MSP-1 mnogi merozoitni površinskih proteina su prolili. Taj postupak odbacivanje posredovano je specifičnim proteazama i uređeni proces (Boyle 2014).

Glideosome

Invazivna oblici apikompleksnog parazita često pokretljivih oblika da je puzati duž podloge po tipu pokretljivosti nazivaju „smične pokretljivosti”. Zmajem pokretljivost, kao i invazije, također uključuje oslobađanje adhezina, vezanost za supstrat, te prekrivanje na adhezina na stražnjem kraju zoite. Jedna od razlika između kliznom pokretljivosti i invazije je da micronemes i rhoptires moraju biti stalno objavljena kao organizam se kreće. Dakle, zmajem pokretljivost ne uključuje ovaj relativno mali pokretni spoj, ali kontinuirano stvaranje novih čvorišta između zoite i supstrata. Osim toga, adhezini odcjepljuju površine zoite kao adhezije dosegne posteriorno od zoite i trag ljepila molekule ostavila se kreće zoite na supstrat. Mehanizam motiliteta i invaziju su vrlo slični, a time i u invaziji parazit doslovno pretražuje u stanicu domaćina putem pokretne spoj. Osim toga, neki apicomplexans koristiti ovu vrstu pokretljivosti pobjeći iz stanica i može proći bioloških barijera ulaska i izlaska stanice. Protein kompleks koji pokreće taj smične pokretljivost poznat kao glidosome (Boucher 2015).

glidosome
Model pomične spojne kompleksa i glidesome vožnje smične pokretljivost iz Besteiro (2011).

Cytochalasins spriječiti ulazak merozoitni, ali ne vezanost, što ukazuje da je sila potrebna za parazit invazije i zmajem pokretljivost se temelji na aktina-miozinski citoskeletnih elemenata. Sposobnost miozina A motor protein, za stvaranje sila je dobro poznata (npr., Kontrakcije mišića). Miozin jedinstven za Apicomplexa je identificiran i usidrena u unutarnje membrane kompleks (IMC). IMC odnosi na dvostruku membranu koja leži ispod membrane plazme na invazivne fazama apikompleksnog parazita. To IMC dodatno podupire sub-opnaste mikrotubula koji se pokreću duljinu parazita. IMC povezana miozin u interakciju s aktin kao dio glidesome, Različiti adhezini (tj EBL, Rh, i TRAP AMA-1) koji čini pokretni čvorište (mj) kompleks se zatim povezani s glidesome (slika).

Članovi TRAP obitelji i drugim adhezina imaju očuvanu citoplazmatske domene. To citoplazmatske domene povezan s kratkim niti aktina preko aldolazom. Niti su aktin i miozin su orijentirani u prostoru između unutarnje membrane kompleksa i membranu plazme, tako da se pokreće miozin aktinskih prema stražnje od zoite. Miozina usidrena u IMC i ne micati se. Stoga su transmembranski adhezini se provuče kroz tekućine dvosloj lipida za plazma membranu zbog njihove povezanosti s niti aktina. Tako je kompleks adhezina i niti aktina transportira prema stražnjici stanice. Budući da su adhezini ili kompleksirani s receptorima na stanici domaćinu i usidrena na staničnu citoskeleta domaćina, ili vezan na supstrat, neto rezultat je kretanje prema naprijed od parazita (slika). Kada su adhezini do kraja stražnji od parazita su proteolyitcally se odcijepi i prolivena od zoite površine.

U slučaju invazije stanica će PVM i stanica domaćina membrane trebaju zatvorene, tako da je netaknut PVM i oko parazita i membranu plazme domaćin je netaknut. Mehanizmi koji su uključeni u ovaj zadnji korak invazije nisu poznati.

Mnogi proteini koji su uključeni u proces invazije su identificirani. To će također uključivati signalizaciju događaje između različitih koraka invazije (Santos i Soldati-Favre 2011). Međutim, mnogo još treba saznao staničnoj i molekularnoj biologiji merozoita invazije. Bolje razumijevanje složenom procesu parazit vrši invaziju može dovesti do razvoja novih terapeutskih pristupa malarije i drugih bolesti uzrokovanih Apicomplexans.

Sažetak

Merozoitni invazija je složen i naredio proces. Pokušat ćemo predložiti model merozoita invazije uključuje:

  1. Početno merozoitni obvezujuća uključuje reverzibilne interakcije između površinskih proteina merozoitni i domaćina erythrocyte.The točne uloge Msp1 i drugih merozoitni površinskih proteina nisu poznati.
  2. Preusmjeravanje nepoznatim mehanizmom rezultira u gornju kraju merozoita se preklapaju tako da eritrocitne membrane.
  3. Davanje razrješnice micronemes i vratova rhoptries se poklapa sa stvaranjem široka spoj između domaćina i parazita.
  4. Uske spoj je posredovano receptorom ligand interakcije između proteina na površini eritrocitnih i membranskih proteina intergral parazitskih prikazanih u ispuštanjem apikalni organela.
  5. Lokaliziran čišćenje eritrocitni pod-membranska citoskeleta i formiranje početnoj parazitofornoj vakuoli (PVM) je povezana s potpunom pražnjenja rhoptries.
  6. Čvrsta spoj postaje u obliku prstena i povuče prema stražnjem dijelu merozoitni prisiliti merozoitni u formiranje parazitofornoj vakuole.
  7. Sila generira miozin motora su povezani s trans-membranskih parazit ligandima, naziva glidosome, koji se kreće u niti aktina parazita.
  8. Invazija je završen zatvaranjem PVM i eritrocita membrane.

DOMAĆIN eritrocita IZMJENE

Jednom unutar eritrocita, parazit prolazi trofičkog fazu nakon čega replikativni fazi. Tijekom tog intraerythrocytic razdoblju, parazit mijenja domaćin je više prikladan stanište napraviti. Na primjer, eritrocita membrana postaje propusna za male metabolita molekularne težine, vjerojatno odražava potrebe aktivno rastuće parazita (vidi Unos i propusnost).

Još jedna modifikacija u stanice domaćina, bavi cytoadherence od P. falciparum -infected eritrocita u endotelne stanice i dobivene sekvestraciju zrelih parazita u kapilare i post-kapilarnih venula. To izdvajanje vjerojatno dovodi do mikrocirkulacijskog izmjenama i metaboličke poremećaje koji bi mogli biti odgovorni za mnoge od manifestacija teške falciparum malarije (vidi patogenezu). Cytoadherence na endotelne stanice, daje barem dvije prednosti za parazita: 1) microaerophilic okoliš koji je bolje prilagođen za metabolizam nametnika i 2) izbjegavanje slezene i polagani raspada.

Kvake i Cytoadherence

Glavni strukturna promjena u eritrocitima domaćina su elektron-guste izbočine ili „ručice”, na eritrocitima membrana P. falciparum -infected stanice. Dugmad izazvana parazita i nekoliko parazitima proteini povezani s ispupčenjima (Deitsch i Wellems 1996). Dva proteina koji mogu sudjelovati u stvaranju dugme ili utječu na domaćina eritrocita pod-membranska citoskeleta i posredno izazvati nastajanje kotačić su gumb-povezan protein bogat histidin (KAHRP) i eritrocita membranski protein-2 ( Pf EMP2), također nazvan MESA. Ni KAHRP, niti PfEMP2 su izloženi na vanjskoj površini eritrocitima, ali su lokalizirani na citoplazmatski stranu membrane domaćina (slika). Njihove točne uloge u formiranju dugme nisu poznati, ali može uključivati reorganizaciju pod-membranska citoskeleta.

gumb struktura

U gumbi se vjeruje da igraju ulogu u izdvajanje zaraženih eritrocita, budući da su točke kontakta između zaraženo eritrocita i endotelnih stanica krvnih žila i parazitskih vrsta koje izražavaju gumbi pokazuju najvišu razinu zaplene. Osim toga, poremećaj KAHRP rezultira gubitkom ručice i sposobnost cytoadhere pod uvjetima protoka (Crabb 1997). Polimorfni protein, nazvan  Pf EMP1, također je lokaliziran na ispupčenjima i izložena na površini domaćina eritrocita. Translokacija PF EMP1 na površinu eritrocita djelomično ovisi o drugom eritrocita membrane povezan protein nazvan Pf EMP3 (Waterkeyn 2000). pfEMP1 vjerojatno funkcionira kao ligand koji se veže na receptore na domaćina endotelne stanice. Ostale predložene cytoadherence ligandi su modificirane band-3, pod nazivom pfalhesin (Sherman 1995), sequestrin, rifins i clag9 (Craig i Scherf 2001).

Pf EMP1 je član var obitelji gena (Hviid 2015). Svaki parazit ima oko 40-60  var  gene koji pokazuju visok stupanj varijabilnosti, ali imaju sličnu ukupnu strukturu (slika). Pf EMP1 ima veliku ekstracelularnu domenu N-kraja, a transmembranski i C-terminalni unutarstanične domene. Regija je C-terminalni konzervira između članova var obitelji i vjeruje se da sidro PFEMP1 eritrocitni pod-membranska citoskeleta. Konkretno, ovaj kiseli C-terminalna domena se može komunicirati s osnovnim KAHRP na izbočini (Waller 1999), kao i spektrin aktina (O 2000).

var gene

Vanstanična domena je karakterizirana 1-5 kopije Duffy za vezanje kao što su (DBL) domena. Te DBL domene slične regije liganada koji su uključeni u invaziji merozoita (vezanja receptora gore objašnjeno). DBL domena pokazuju očuvan razmak cisteina i hidrofobnim, ali inače pokazuju malo homologije. Filogenetska analiza pokazuje da je pet različitih razreda (označeni kao  jedan, b, g, d i  e) u DBL domena (Hviid 2015). Prvi DBL je uvijek isti tip (označen) Te je nakon toga interdomenske području bogatom cisteinom (CIDR). Varijabla broj DBL u raznim naloga čine ostatak ekstracelularne domene PF EMP-1.

Tijekom svakog mitotski ciklus u var geni proći rekombinaciju dovodi do kontinuiranog generiranja dodatnih varijanti (Claessens 2014). Zanimljivo je da je struktura var obitelji gena prisutna je od prije P. falciparum i  P. reichenowi razilaženja koja su se dogodila prije više od dva milijuna godina (Zilversmit 2013).

Endotelne staničnih receptora

Moguće Receptori Identificirani
pomoću in vitro testovi vezivanja

    • CD36
    • Ig super
      • ICAM-1
      • VCAM1
      • PECAM1
    • kondroitin sulfat
    • endotela protein C receptor
    • heparan sulfat
    • hijaluronska kiselina
    • E-selektin
    • trombosponid
    • Rosetting Ligandi
    • CR-1
    • skupina u krvi Ag
    • glikosaminoglikan

Nekoliko je mogućih endotelne receptori (kutija) su identificirani ispitivanjem sposobnosti zaraženih eritrocita da se vežu u statičkim kolnika testovima (Beeson i Brown 2002). Jedan od najboljih karakterizira među njima je CD36, An 88 kDa integralni membranski proteini nalaze na monocite, trombocitima i endotelnim stanicama. Zaraženi eritrociti s većine parazita izolata vezati na CD36 i vezne domene je mapirati na CIDR od  PF EMP1 (vidi sliku). Međutim, CD36 nije otkriven na endotelnim stanicama krvnih žila u mozgu i parazita iz kliničke izolate nastoje slijepiti oba CD36 i unutarstanične adhezijske molekule-1 (ICAM-1). ICAM-1 je član superporodici imunoglobulina i funkcije u adhezije stanica-stanica. Osim toga, sekvestracija inficiranih eritrocita i ICAM-1 ekspresije je ko-lokalizirana u mozgu (Turner 1994).

Kondroitin sulfat A (CSA) je bio povezan na cytoadherence u placenti i može doprinijeti nepovoljno utječe na P. falciparum tijekom trudnoće. Uloga nekih drugih potencijalnih receptora nije jasno. Na primjer, pridržavanje trombospondina pokazuje slab afinitet i ne može podržati vezanja u uvjetima protoka. Vezanje na VCAM1, PECAM1 i E selektin Čini se da je rijetka i pitanja o svojoj konstitutivnoj izrazom na endotelne stanice su podigli. Međutim, može uključivati višestruke cytoadherence interakcija receptor/ligand.

Rosetting je jedan adheziv fenomen je pokazao P. falciparum -infected eritrocita. Zaražene eritrociti iz nekih parazitskih izolata će se vezati mutiple nezaražene eritrocite i  Pf EMP1 čini se da imaju ulogu u barem nekom rosetting. Moguće receptori uključuju komplementarnu receptor-1 (), CR1 krvi skupinu A antigen ili glikozaminoglikana jedinice na nepoznatog proteoglikana. (Vidi sliku koja prikazuje moguće receptor-ligand interakcije uključeni u rosetting na drugoj stranici).

Uvez fenotipova
Domena receptor

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

Različiti tipovi DBL domene i CIDR (objašnjeno gore) vezuju za različite receptore endotelnih stanica (Craig i Scherf 2001). Na primjer, DBL, koji se sastoji od prve domene veže za mnoge od receptora povezanih s rosetting. Vezanje CIDR na CD36 može objasniti obilje ovaj veznih fenotipa između parazitskih izolata.

(A web-stranica sastavljen od Hagai Ginsburg sadrži detaljne ličnosti koji prikazuju brojne aspekte domaćina parazit interakcije, uključujući: dugme sastava i receptor-ligand interakcijePF EMP-1 strukturi i specifičnosti vezanjastaničnih receptora endotelnih i rosettingSherman i suradnici (2003) pregledao mehanizme cytoadherence).

Antigeni Varijacija

Roberts i sur 1992Kodiranje u cytoadherence ligand pomoću visoko polimorfne obitelji gena predstavlja paradoksa u tom receptor/ligand interakcije općenito se smatra visoko specifična.Zanimljivo je da je izbor za različite cytoadherent fenotipova rezultirati istovremenim promjene površine antigenske tipa (Biggs 1992). Slično tome, ispitivanje klonskih parazita linija pokazala je da promjene u vrsti površine antigenske povezana s razlikama u vezanju za CD36 i ICAM-1. Na primjer, izvorni linija (A4) prilijepljeno jednako dobro za CD36 i ICAM-1, a jedan od dobivenih klonova A4 su (C28) pokazuju značajno sklonost za CD36 (slika, modificiranog iz Roberts 1992). Vezanje na ICAM-1 je tada ponovo odabere ispiranjem s zaražene eritrocite na ICAM-1. Sva tri parazit klonovi (A4, C28, C28-ja) pokazuje različite antigene tipa kao što je pokazao aglutinacije s hiper-imuni serum.

Izraz određene PfEMP1 rezultirat će parazit s jasnim cytoadherent fenotip i to također može utjecati na patogenezu i bolesti ishod. Na primjer, na ICAM-1 je obično uključena u cerebralnom patologijom. Stoga, paraziti koji eksprimiraju PfEMP1 koje se veže na ICAM-1 može biti vjerojatno uzrokovati cerebralne malarije. U stvari, više razine transkripcije određenih var gena nalaze se u slučajevima teške malarije u odnosu na nekomplicirane malarije (Rottmann 2006). Slično tome, veći dio koji se vežu za izolata CSA se dobivaju iz placente u odnosu na periferne cirkulacije bilo trudnica i djece (slika, modificiranog iz Beeson 1999), Nadalje, placentni malarija često je povezana s višom razinom transkripcije određenog var gen koji se veže CSA (Duffy, 2006). Ova pojava nije ograničena na posteljicu u da postoji dominantan izraz partikularnih var gena u različitim tkivima (Slika od Montgomery 2007). Naknadni radovi potvrdio je da su različite varijante PfEMP1 imaju različite tropizam za različita tkiva (Smith 2014).

ADS Uvez
Slika, modificirana od Beeson 1999. Prikazuje proporcije izolata koji se vežu za CSA, CD36, ili ICAM-1. Zaražene eritrociti su prikupljeni iz posteljice, periferne cirkulacije majke, ili periferne cirkulacije djeteta. Slika iz Montgomery 2007. Pokazuje razmjer različitih vrsta PfEMP1 (označena kao grupa 1-6) ekspresirani u različitim tkivima (mozak, pluća, srce i slezene) iz 3 različite pacijenata. PM30 umro teške malarije anemije. PM32 je s obje cerebralne malarije i teške anemije dijagnozom. PM55 je samo cerebralne malarije dijagnoze.

U novije vrijeme pokazano je da se razlikuje podskup var gena vrlo prepisuju sljedeći izbor na ljudski mozak endotelne stanice i da su ti isti različita podtipa povezana s cerebralne malarije (Aird 2014Cunnington 2013Smith 2013). Ovo tkivo specifična ekspresija pojedinih var gena podrazumijeva da su različita tkiva odabiru različite populacije parazit na temelju određenog PfEMP1 je izražen na površini inficirane eritrocitima.

Iako sekvestracija nudi mnoge prednosti za parazita, ekspresiju antigena na površini zaraženih eritrocita daje cilj za imunosnog sustava domaćina. Parazit suprotstavlja odgovor imunog sustava domaćina izražavanjem antigenski različitih Pf EMP1 molekule na površini eritrocita. To omogućuje parazit kako bi se izbjeglo izbijenu imunosnog sustava domaćina, ali ipak održavanje cytoadherent fenotip. Ova komutacija antigeni mogu postojati kao što je često 2% po energije u odsutnosti imunološkog tlakom (Roberts 1992). Molekularni mehanizam antigenske prespajanje nije poznat. Eksperimentalni dokazi ukazuju da je mehanizam nije povezan s preklapaju transpozicije u određene ekspresije vezani mjestima kao u afričkim trypanosomes, Samo jedan var gen izražen u isto vrijeme (tj isključivanje alela). Ne-izraženi gena šutio proteini koji se vežu na promotorske regije.Gen može postati aktivirati pomicanjem na određenoj lokaciji u jezgri i povezan je sa kromatina modifikacije. Ovaj izraz baza može smjestiti jedan aktivni promotor gena. Tako var promotor dovoljna i za prigušenje i mono-alelne transkripcije PfEMP1 alela (Voss 2006Guizetti 2013).

Sažetak

antigeni Varijacija

  • Malaričkog parazit mijenja eritorcita izvozom proteine ​​u stanicu domaćina.
  • Jedan od takvih modifikacija je izraz PF EMP1 na površini eritrocita koji funkcionira kao cytoadherent ligand.
  • Vezanje tog liganda receptora na endotelnim stanicama domaćina promiče odvajanje i omogućuje da se izbjegne zaražene eritorcita slezenu.
  • Brojne Pf EMP1 gena (tj var Genska obitelj) dobije parazit sa sredstvima za varirati antigen eksprimirani na površini eritrocita.
  • Ovaj antigeni varijacija također korelira s različitim cytoadherent fenotipova.