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Omeostasi del calcio in falciparum del plasmodio

Il calcio è essenziale per il funzionamento corretto della cella e richiede il regolamento di evitare le alte concentrazioni che causano la morte delle cellule.

Gli ioni del calcio sono importanti per la segnalazione delle cellule poichè l'associazione di Ca2+ alle proteine piombo ai cambiamenti nella loro attività. Molti eucarioti mantengono le concentrazioni basse nello ione del calcio isolando Ca2+ all'interno dei compartimenti intracellulari. Il meccanismo da cui il parassita di malaria, falciparum del plasmodio, mantiene il livello di calcio intracellulare ha imbarazzato gli scienziati per le decadi.

Il falciparum del plasmodio sopravvive a nell'ambiente citosolico dei globuli rossi (RBCs) in cui le circostanze comprendono i bassi livelli di Ca2+. L'omeostasi di comprensione del calcio in falciparum del plasmodio è importante perché i livelli aumentati di Ca2+ possono segnalare gli eventi importanti di infezione quali l'invasione o l'espressione genica.

Illustratiom di falciparum 3d del plasmodio. Credito di immagine: Sciencepics/Shutterstock
Illustratiom di falciparum 3d del plasmodio. Credito di immagine: Sciencepics/Shutterstock

Sfide ad omeostasi di comprensione del calcio in falciparum del plasmodio

Funzione di falciparum del plasmodio in un intervallo degli ambienti dalle alte concentrazioni extracellulari di Ca2+ all'interno del plasma sanguigno alle concentrazioni relativamente basse trovate in cellule ospiti. La comprensione come l'omeostasi del calcio è eseguita negli ambienti differenti è provocatoria perché i regolatori, i trasportatori ed i canali di Ca2+, che somigliano alle controparti mammifere, non sono stati identificati nel genoma del plasmodio.

Determinati geni sono stati identificati ma il loro ruolo nell'omeostasi del calcio non è chiaro. Per esempio, geni per Ca2+ - le chinasi proteiche dipendenti sono state scoperte ma il ruolo funzionale di queste chinasi non è capito.

Il reticolo endoplasmatico (ER) è stato indicato per sequestrare Ca2+ tramite ad una pompa Trifosfato di adenosina-dipendente thapsigargin sensibile di Ca2+ oltre alla scoperta di una proteina ER-associata di Ca2+-binding. Ciò indica che il ER in falciparum del plasmodio ha un ruolo nella regolamentazione della concentrazione di ioni del calcio e può anche essere una sorgente per smobilizzo di Ca2+, come accade in altre celle.

Ciò nonostante, nessun omologo è stato trovato che che permette al deflusso di Ca2+ dal ER tramite i simili canali e ricevitori a quelli ha trovato nei modelli eucariotici. Altri organelli sono stati proposti per avere una funzione nella memorizzazione del Ca2+ ma il loro ruolo nella segnalazione del calcio non è stato determinato.

Assorbimento del calcio all'interno dei globuli rossi

È stato osservato che dopo l'infezione dal falciparum del plasmodio, aumento di RBCs il numero totale di Ca2+ rispetto alle celle non infette. L'infezione egualmente causa la permeabilità migliorata delle membrane di RBC agli ioni. Provato nel 2003, modello potenziale di A a produrre il gradiente necessario di Ca2+, permettendo segnalazione dello ione del calcio all'interno del parassita di malaria.

Quando RBCs è invaso dal falciparum del plasmodio, un vacuolo parasitophorous è formato intorno al parassita che impedisce l'esposizione al cytosol ospite. I membraneis parasitophorous del vacuolo prodotti dalle componenti sia del parassita che della membrana di RBC. La pompa iniziale dell'atpasi di Ca2+ all'interno della membrana di plasma di RBC che muove Ca2+into lo spazio extracellulare cambia dopo la formazione di vacuolo parasitophorous.

La pompa ora affronta il parassita che significa che Ca2+ è trasportato dal cytosol ospite nella membrana parasitophorous del vacuolo.

Il modello è stato provato facendo uso degli indicatori fluorescenti di Ca2+ per dimostrare che i fluorocromi potrebbero essere bloccati all'interno del vacuolo parasitophorous e riferire il livello di Ca2+.  Una diminuzione nella concentrazione di Ca2+ all'interno del vacuolo parasitophorous è stata trovata per pregiudicare la maturazione del falciparum del plasmodio, indicante che la segnalazione di Ca2+ è fondamentale al controllo dello sviluppo del parassita.

I risultati della prova indicano che il parassita può prosperare in un ambiente basso dello ione del calcio con la formazione di gradiente attraverso la membrana parasitophorous del vacuolo.

Ioni del calcio di video in falciparum del plasmodio

L'uso degli indicatori fluorescenti di Ca2+ esaminare l'omeostasi del calcio in falciparum del plasmodio è limitato perché non possono studiare Ca2+ nello spazio suddiviso in compartimenti mentre i fluorocromi possono occupare il cytosol, il ER, i mitocondri ed il vacuolo digestivo dell'alimento.

Un nuovo metodo di rilevazione delle concentrazioni di Ca2+ è stato messo a punto attraverso un indicatore geneticamente codificato di Ca2+, giallo cameleon-Nano (YC-Nano). I biosensori YC-Nani sviluppati di Ca2+ potevano individuare i cambiamenti nanomolar delle concentrazioni di Ca2+.

La rilevazione è provveduta attraverso una ciano proteina fluorescente (CFP) fusa della calmodulina obbligatoria della proteina di Ca2+, interagente con il peptide M13 in presenza di Ca2+. Le prove hanno trovato che il biosensore poteva misurare con successo i cambiamenti del falciparum Ca2+ citosolico del plasmodio che significa che il metodo potrebbe potenzialmente essere impiegato per lo studio della segnalazione di Ca2+ nel falciparum del plasmodio e per schermare i composti che mirano all'omeostasi del calcio.

Sorgenti

  1. Garcia, S.R. 1999. Omeostasi del calcio e segnalazione nel parassita di malaria della sangue-fase, parassitologia oggi, 15, pp. 488-491. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10557149
  2. Camacho, P. 2003. I parassiti di malaria risolvono il problema di un ambiente basso del calcio, giornale di biologia cellulare, 161, le pp. 17-19. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2172879/
  3. Brochet, M. & Billker, O. 2016. Calcio che segnala nei parassiti di malaria, microbiologia molecolare, 100, pp. 397-408. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26748879
  4. Pandey, K. et al. 2016. Video di Ca2+ nel falciparum facendo uso del biosensore cameleon-Nano giallo, rapporti scientifici della natura, 6, e23453 del plasmodio. 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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