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Homeostase do cálcio no falciparum do Plasmodium

O cálcio é essencial para o funcionamento correcto da pilha e exige o regulamento evitar as concentrações altas que causam a morte celular.

Os íons do cálcio são importantes para a sinalização da pilha porque o emperramento de Ca2+ às proteínas conduz às mudanças em sua actividade. Muitos eukaryotes mantêm baixas concentrações do íon do cálcio isolando Ca2+ dentro dos compartimentos intracelulares. O mecanismo por que o parasita de malária, falciparum do Plasmodium, mantem o nível de cálcio intracelular confundiu cientistas por décadas.

O falciparum do Plasmodium sobrevive no ambiente cytosolic dos glóbulos vermelhos (RBCs) onde as circunstâncias incluem baixos níveis de Ca2+. A homeostase compreensiva do cálcio no falciparum do Plasmodium é importante porque os níveis aumentados de Ca2+ podem sinalizar eventos importantes da infecção tais como a invasão ou a expressão genética.

Illustratiom do falciparum 3d do Plasmodium. Crédito de imagem: Sciencepics/Shutterstock
Illustratiom do falciparum 3d do Plasmodium. Crédito de imagem: Sciencepics/Shutterstock

Desafios à homeostase compreensiva do cálcio no falciparum do Plasmodium

Função do falciparum do Plasmodium em uma escala dos ambientes das concentrações extracelulares altas de Ca2+ dentro do plasma de sangue às concentrações relativamente baixas encontradas em pilhas de anfitrião. Compreender como a homeostase do cálcio é executada em ambientes diferentes é desafiante porque os reguladores, os transportadores e os canais de Ca2+, que se assemelham a contrapartes mamíferas, não foram identificados no genoma do Plasmodium.

Determinados genes foram identificados mas seu papel na homeostase do cálcio não é claro. Por exemplo, genes para Ca2+ - as quinase de proteína dependentes foram descobertas mas o papel funcional destas quinase não é compreendido.

O segundo estômago endoplasmic (ER) foi mostrado para confiscar Ca2+ através de uma bomba ATP-dependente thapsigargin-sensível de Ca2+ além do que a descoberta de uma proteína ER-associada de Ca2+-binding. Isto indica que o ER no falciparum do Plasmodium tem um papel em regular a concentração de íons do cálcio e pode igualmente ser uma fonte para a mobilização de Ca2+, como ocorre em outras pilhas.

Todavia, nenhum homólogo foi encontrado que que permite o eflúvio de Ca2+ do ER através dos canais e dos receptors similares àqueles encontrou em modelos eucarióticas. Outros organelles foram propor ter uma função em armazenar Ca2+ mas seu papel na sinalização do cálcio não foi determinado.

Tomada do cálcio dentro dos glóbulos vermelhos

Observou-se que após a infecção pelo falciparum do Plasmodium, os RBC aumentam o número total de Ca2+ em comparação com pilhas não-contaminadas. A infecção igualmente causa a permeabilidade aumentada das membranas do RBC aos íons. Testado em 2003, modelo potencial de A para produzir o inclinação necessário de Ca2+, permitindo a sinalização do íon do cálcio dentro do parasita de malária.

Quando os RBC são invadidos pelo falciparum do Plasmodium, um vacuole parasitophorous está formado em torno do parasita que impede a exposição ao cytosol do anfitrião. Os membraneis parasitophorous do vacuole produzidos dos componentes do parasita e da membrana do RBC. A bomba inicial da ATPase de Ca2+ dentro da membrana de plasma do RBC que move Ca2+into o espaço extracelular muda após a formação de um vacuole parasitophorous.

A bomba enfrenta agora o parasita que significa que Ca2+ está transportado do cytosol do anfitrião na membrana parasitophorous do vacuole.

O modelo foi testado usando indicadores fluorescentes de Ca2+ para demonstrar que os fluorochromes poderiam ser prendidos dentro do vacuole parasitophorous e relatar o nível de Ca2+.  Uma diminuição na concentração de Ca2+ dentro do vacuole parasitophorous foi encontrada para afectar a maturação do falciparum do Plasmodium, mostrando que a sinalização de Ca2+ é fundamental ao controle da revelação do parasita.

Os resultados do teste indicam que o parasita pode prosperar em um baixo ambiente do íon do cálcio com a formação de um inclinação através da membrana parasitophorous do vacuole.

Íons do cálcio da monitoração no falciparum do Plasmodium

O uso de indicadores fluorescentes de Ca2+ examinar a homeostase do cálcio no falciparum do Plasmodium é limitado porque não podem investigar Ca2+ no espaço dividido em compartimentos enquanto os fluorochromes podem ocupar o cytosol, o ER, as mitocôndria e o vacuole digestivo do alimento.

Um método novo de detectar concentrações de Ca2+ foi desenvolvido através de um indicador genetically codificado de Ca2+, amarelo cameleon-Nano (YC-Nano). Os biosensors YC-Nano desenvolvidos de Ca2+ podiam detectar mudanças nanomolar de concentrações de Ca2+.

A detecção é fornecida através de uma proteína fluorescente ciana (CFP) fundida com o calmodulin obrigatório da proteína de Ca2+, interagindo com o peptide M13 na presença de Ca2+. Os testes encontraram que o biosensor podia medir com sucesso mudanças do falciparum Ca2+ cytosolic do Plasmodium que significa que o método poderia potencial ser empregado estudando a sinalização de Ca2+ no falciparum do Plasmodium e selecionando os compostos que visam a homeostase do cálcio.

Fontes

  1. García, S.R. 1999. Homeostase do cálcio e sinalização no parasita de malária da sangue-fase, parasitologia hoje, 15, pp. 488-491. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10557149
  2. Camacho, P. 2003. Os parasita de malária resolvem o problema de um baixo ambiente do cálcio, jornal da biologia celular, 161, pp. 17-19. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2172879/
  3. Brochet, M. & Billker, O. 2016. Cálcio que sinaliza em parasita de malária, microbiologia molecular, 100, pp. 397-408. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26748879
  4. Pandey, K. e outros 2016. Monitoração de Ca2+ no falciparum do Plasmodium usando o biosensor cameleon-Nano amarelo, relatórios científicos da natureza, 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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