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Homéostasie de calcium dans le falciparum de Plasmodium

Le calcium est essentiel pour le fonctionnement correct de la cellule et exige le règlement d'éviter des fortes concentrations entraînant la mort cellulaire.

Les ions calcium sont importants pour la signalisation de cellules car le grippement de Ca2+ aux protéines mène aux changements de leur activité. Beaucoup d'eucaryotes mettent à jour des concentrations inférieures en ion calcium en isolant Ca2+ dans des compartiments intracellulaires. Le mécanisme par lequel le parasite de malaria, falciparum de Plasmodium, met à jour le niveau des calciums intracellulaires a déconcerté des scientifiques pendant des décennies.

Le falciparum de Plasmodium survit dans l'environnement cytosolique des hématies (RBCs) où les conditions comprennent les concentrations faibles de Ca2+. L'homéostasie de compréhension de calcium dans le falciparum de Plasmodium est importante parce que les plus grands niveaux de Ca2+ peuvent signaler des événements importants d'infection tels que l'invasion ou l'expression du gène.

Illustratiom du falciparum 3d de Plasmodium. Crédit d
Illustratiom du falciparum 3d de Plasmodium. Crédit d'image : Sciencepics/Shutterstock

Défis à l'homéostasie de compréhension de calcium dans le falciparum de Plasmodium

Fonctionnement de falciparum de Plasmodium dans une gamme des environnements des concentrations extracellulaires élevées de Ca2+ dans le plasma aux concentrations relativement inférieures trouvées en cellules hôte. La compréhension comment l'homéostasie de calcium est exécutée dans différents environnements est provocante parce que des régulateurs, les tambours de chalut et les glissières de Ca2+, qui ressemblent aux homologues mammifères, n'ont pas été recensés dans le génome de Plasmodium.

Certains gènes ont été recensés mais leur rôle dans l'homéostasie de calcium n'est pas clair. Par exemple, gènes pour Ca2+ - des protéines kinase dépendantes ont été découvertes mais le rôle fonctionnel de ces kinases n'est pas compris.

Le réticulum endoplasmique (ER) a été montré pour séquestrer Ca2+ par une pompe ATP-dépendante thapsigargin-sensible de Ca2+ en plus de la découverte d'une protéine Heu-associée de Ca2+-binding. Ceci indique que l'ER dans le falciparum de Plasmodium a un rôle en réglant la concentration des ions calcium et peut également être une source pour la mobilisation de Ca2+, comme se produit en d'autres cellules.

Néanmoins, aucun homologue n'a été trouvé que qui activent le flux de Ca2+ de l'ER par les glissières et les récepteurs assimilés à ceux a trouvé dans les modèles eucaryotiques. D'autres organelles ont été proposées pour avoir un fonctionnement en enregistrant Ca2+ mais leur rôle dans la signalisation de calcium n'a pas été déterminé.

Prise de calcium dans des hématies

On l'a observé qu'après infection par le falciparum de Plasmodium, les GR augmentent tout le nombre de Ca2+ par rapport aux cellules non infectées. L'infection entraîne également la perméabilité améliorée des membranes de GR aux ions. Déterminé en 2003, modèle potentiel d'A produire le gradient nécessaire de Ca2+, permettant la signalisation d'ion calcium dans le parasite de malaria.

Quand des GR sont envahis par le falciparum de Plasmodium, une vacuole parasitophorous est formée autour du parasite évitant l'exposition au cytosol d'hôte. Les membraneis parasitophorous de vacuole produits à partir des composantes du parasite et de membrane de GR. La pompe initiale d'atpase de Ca2+ dans la membrane de plasma de GR qui déménage Ca2+into l'espace extracellulaire change après la formation d'une vacuole parasitophorous.

La pompe fait face maintenant au parasite signifiant que Ca2+ est transporté du cytosol d'hôte dans la membrane parasitophorous de vacuole.

Le modèle a été vérifié utilisant les indicateurs fluorescents de Ca2+ pour expliquer que les fluorochromes pourraient être enfermés dans la vacuole parasitophorous et enregistrer le niveau de Ca2+.  Une diminution de concentration de Ca2+ dans la vacuole parasitophorous s'est avérée pour affecter la maturation du falciparum de Plasmodium, prouvant que la signalisation de Ca2+ est principale au contrôle du développement de parasite.

Les résultats du test indiquent que le parasite peut prospérer dans un environnement inférieur d'ion calcium par la formation d'un gradient en travers de la membrane parasitophorous de vacuole.

Ions calcium de surveillance dans le falciparum de Plasmodium

L'utilisation des indicateurs fluorescents de Ca2+ d'examiner l'homéostasie de calcium dans le falciparum de Plasmodium est limitée parce qu'ils ne peuvent pas vérifier Ca2+ dans l'espace compartimenté pendant que les fluorochromes peuvent occuper le cytosol, l'ER, les mitochondries et la vacuole digestive de nourriture.

Une méthode neuve de trouver des concentrations de Ca2+ a été développée par un indicateur génétiquement codé de Ca2+, cameleon-Nano jaune (YC-Nano). Les biocapteurs développés du YC-Nano Ca2+ pouvaient trouver les modifications nanomolar des concentrations de Ca2+.

Le dépistage est équipé par une protéine fluorescente bleu-vert (CFP) protégée par fusible de calmoduline obligatoire de protéine de Ca2+, agissant l'un sur l'autre avec du peptide M13 en présence de Ca2+. Les tests ont constaté que le biocapteur pouvait mesurer avec succès des modifications du falciparum Ca2+ cytosolique de Plasmodium signifiant que la méthode pourrait être potentiellement utilisée pour étudier la signalisation de Ca2+ dans le falciparum de Plasmodium et pour examiner les composés qui visent l'homéostasie de calcium.

Sources

  1. Garcia, S.R. 1999. Homéostasie de calcium et signalisation dans le parasite de malaria de sang-étape, parasitologie aujourd'hui, 15, Pp. 488-491. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10557149
  2. Camacho, P. 2003. Les parasites de malaria résolvent le problème d'un environnement inférieur de calcium, tourillon de la biologie cellulaire, 161, Pp. 17-19. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2172879/
  3. Brochet, M. et Billker, O. 2016. Calcium signalant dans des parasites de malaria, microbiologie moléculaire, 100, Pp. 397-408. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26748879
  4. Pandey, K. et autres 2016. Surveillance de Ca2+ dans le falciparum de Plasmodium utilisant le biocapteur jaune de cameleon-Nano, états scientifiques de nature, 6, e23453. https://www.nature.com/articles/srep23454

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Last Updated: Sep 2, 2018

Shelley Farrar Stoakes

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Shelley Farrar Stoakes

Shelley has a Master's degree in Human Evolution from the University of Liverpool and is currently working on her Ph.D, researching comparative primate and human skeletal anatomy. She is passionate about science communication with a particular focus on reporting the latest science news and discoveries to a broad audience. Outside of her research and science writing, Shelley enjoys reading, discovering new bands in her home city and going on long dog walks.

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