Блог

Dec 04, 2023

Стабильные эндоцитарные структуры перемещаются по сложной пелликуле апикомплексных паразитов.

Том «Природные коммуникации»

Nature Communications, том 14, номер статьи: 2167 (2023) Цитировать эту статью

2380 Доступов

54 Альтметрика

Подробности о метриках

Апикомплексные паразиты оказывают огромное влияние на человечество, но их основные клеточные процессы часто плохо изучены. Где происходит эндоцитоз в этих клетках, насколько консервативен этот процесс у других эукариот и каковы функции эндоцитоза в этом типе — это основные вопросы, остающиеся без ответа. Используя апикомплексную модель токсоплазмы, мы определили молекулярный состав и поведение необычных фиксированных эндоцитарных структур. Здесь стабильные комплексы эндоцитарных белков заметно отличаются от динамической сборки/разборки этих механизмов у других эукариот. Мы определили, что эти эндоцитарные структуры соответствуют «микропорам», которые наблюдаются во всех Apicomplexa. Более того, консервативная молекулярная адаптация этой структуры наблюдается у апикомплексов, включая белок kelch-домена K13, который играет центральную роль в устойчивости малярии к лекарствам. Мы установили, что доминирующей функцией эндоцитоза у токсоплазмы является гомеостаз плазматической мембраны, а не питание паразитов, и что эти специализированные эндоцитарные структуры возникли на ранних стадиях инфрацарства Alveolata, вероятно, в ответ на сложную клеточную пленку, которая определяет эту медицински и экологически важную древнюю эукариотическую линию.

Apicomplexa — это разнообразный тип эукариотических внутриклеточных паразитов, поражающих все основные таксоны животных, включая человека. Вызывающий малярию Plasmodium spp. являются причиной более 600 000 смертей в год1. Виды криптоспоридий. являются основной причиной заболеваемости и смертности от диареи у детей в возрасте до 5 лет2,3, а Toxoplasma gondii является наиболее распространенным паразитом человека, которым, по оценкам, инфицирована треть населения мира4. Хотя у большинства взрослых токсоплазма не вызывает серьезных заболеваний, она может вызывать опасный для жизни врожденный токсоплазмоз, пороки развития плода и аборты, слепоту и энцефалит, причем наиболее восприимчивы люди с ослабленным иммунитетом5,6. Другие представители Apicomplexa заражают экономически важный домашний скот, оказывая серьезное влияние на благополучие человека7.

Ключевой особенностью apicomplexans является внутренний мембранный комплекс (IMC) — почти непрерывный массив уплощенных мембранных пузырьков (альвеол) под плазматической мембраной, поддерживаемый сложным белковым мембранным скелетом. Эта пелликула IMC обеспечивает форму и прочность клеток и является критической платформой для аппарата скользящей подвижности, который позволяет проникать через ткани паразита и обеспечивает механизм инвазии клеток-хозяев8,9. Однако IMC отделяет большую часть плазматической мембраны паразита от его цитоплазмы и, следовательно, является барьером для процессов обмена веществ эндоцитоза и экзоцитоза. Это древняя проблема для этих клеток, поскольку пелликула на основе альвеол предшествует развитию апикомплексного паразитизма и является общей чертой, общей для динофлагеллят и инфузорий, двух других основных линий инфрацарства Alveolata10,11. Поэтому понимание решений проблем, поставленных IMC, одинаково важно для понимания основных экологических функций этих организмов в первичном производстве океана, коралловом симбиозе, пищевых сетях и переработке питательных веществ. Адаптации к экзоцитозу через IMC лучше всего изучаются в апикомплексах, поскольку регулируемый выброс секреторных органелл микронемов и роптрий управляет процессами прикрепления клеток-хозяев, подвижного исследования и инвазии в клетки-хозяева12,13,14. Эта секреция происходит через апикальный комплекс, элемент цитоскелета, интегрированный в IMC, который обеспечивает окно доступной плазматической мембраны на вершине клетки для стыковки и слияния пузырьков15. Значительное понимание молекулярных деталей этих экзоцитарных процессов было достигнуто в результате десятилетий интенсивных исследований16,17,18, и очевидно, что многие из этих адаптаций присутствуют у родственных динофлагеллят и инфузорий19. С другой стороны, деталям и приспособлениям эндоцитоза у этих организмов уделяется гораздо меньше внимания.