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Homeostasis del calcio en falciparum del Plasmodium

El calcio es esencial para el funcionamiento correcto de la célula y requiere la regla evitar las altas concentraciones que causan muerte celular.

Los iones del calcio son importantes para la transmisión de señales de la célula pues el atascamiento de Ca2+ a las proteínas lleva a los cambios en su actividad. Muchos eucariotas mantienen concentraciones inferiores del ión del calcio aislando Ca2+ dentro de las divisiones intracelulares. El mecanismo por el cual el parásito de malaria, falciparum del Plasmodium, mantiene el nivel de calcio intracelular ha desconcertado a los científicos por décadas.

El falciparum del Plasmodium sobrevive en el ambiente cytosolic de los glóbulos rojos (RBCs) donde las condiciones incluyen niveles bajos de Ca2+. El homeostasis de comprensión del calcio en falciparum del Plasmodium es importante porque los niveles crecientes de Ca2+ pueden hacer señales acciones importantes de la infección tales como invasión o expresión génica.

Illustratiom del falciparum 3d del Plasmodium. Haber de imagen: Sciencepics/Shutterstock
Illustratiom del falciparum 3d del Plasmodium. Haber de imagen: Sciencepics/Shutterstock

Retos al Homeostasis de comprensión del calcio en falciparum del Plasmodium

Función del falciparum del Plasmodium en un alcance de ambientes de las altas concentraciones extracelulares de Ca2+ dentro del plasma de sangre a las concentraciones relativamente inferiores encontradas en células huesped. La comprensión de cómo el homeostasis del calcio se realiza en diversos ambientes es desafiadora porque los reguladores, los transportadores y los canales de Ca2+, que se asemejan a contrapartes mamíferas, no se han determinado en el genoma del Plasmodium.

Se han determinado ciertos genes pero su papel en homeostasis del calcio no está sin obstrucción. Por ejemplo, genes para Ca2+ - se han descubierto las cinasas de proteína relacionadas pero el papel funcional de estas cinasas no se entiende.

El retículo endoplásmico (ER) se ha mostrado para secuestrar Ca2+ a través de una bomba ATP-relacionada thapsigargin-sensible de Ca2+ además del descubrimiento de una proteína ER-asociada de Ca2+-binding. Esto indica que el ER en falciparum del Plasmodium tiene un papel en la regulación de la concentración de iones del calcio y puede también ser una fuente para la movilización de Ca2+, como ocurre en otras células.

No obstante, no se ha encontrado ningunos homólogos que habilitan la emanación de Ca2+ del ER a través de los canales y de los receptores similares a ésos encontró en modelos eucarióticos. Otros organelos se han propuesto para tener una función en salvar Ca2+ pero su papel en la transmisión de señales del calcio no se ha determinado.

Absorción del calcio dentro de los glóbulos rojos

Ha sido observado que después de la infección por el falciparum del Plasmodium, aumento de RBCs el número total de Ca2+ con respecto a las células no infectadas. La infección también causa la permeabilidad aumentada de las membranas de RBC a los iones. Probado en 2003, modelo potencial de A para producir el gradiente necesario de Ca2+, permitiendo la transmisión de señales del ión del calcio dentro del parásito de malaria.

Cuando RBCs es invadido por falciparum del Plasmodium, una vacuola parasitophorous se forma alrededor del parásito que previene la exposición al cytosol del ordenador principal. Los membraneis parasitophorous de la vacuola producidos de componentes del parásito y de la membrana de RBC. La bomba inicial de la ATpasa de Ca2+ dentro de la membrana de plasma de RBC que mueve Ca2+into el espacio extracelular cambia después de la formación de una vacuola parasitophorous.

La bomba ahora hace frente al parásito que significa que Ca2+ está transportado del cytosol del ordenador principal en la membrana parasitophorous de la vacuola.

El modelo fue probado usando indicadores fluorescentes de Ca2+ para demostrar que los fluorocromos podrían ser atrapados dentro de la vacuola parasitophorous y denunciar el nivel de Ca2+.  Una disminución de la concentración de Ca2+ dentro de la vacuola parasitophorous fue encontrada para afectar a la maduración del falciparum del Plasmodium, mostrando que la transmisión de señales de Ca2+ es fundamental al mando del revelado del parásito.

Los resultados de la prueba indican que el parásito puede prosperar en un ambiente inferior del ión del calcio con la formación de un gradiente a través de la membrana parasitophorous de la vacuola.

Iones del calcio de la supervisión en falciparum del Plasmodium

El uso de los indicadores fluorescentes de Ca2+ de examinar homeostasis del calcio en falciparum del Plasmodium es limitado porque no pueden investigar Ca2+ en espacio dividido en compartimientos mientras que los fluorocromos pueden ocupar el cytosol, el ER, las mitocondrias y la vacuola digestiva de la comida.

Un nuevo método de descubrir concentraciones de Ca2+ se ha desarrollado a través de un indicador genético codificado de Ca2+, amarillo cameleon-Nano (YC-Nano). Los biosensores YC-Nanos desarrollados de Ca2+ podían descubrir cambios nanomolar de las concentraciones de Ca2+.

La detección se proporciona a través de una proteína fluorescente color cianita (CFP) fundida la calmodulina obligatoria de la proteína de Ca2+, obrando recíprocamente con el péptido M13 en presencia de Ca2+. Las pruebas encontraron que el biosensor podía medir con éxito cambios del falciparum Ca2+ cytosolic del Plasmodium que significaba que el método se podría potencialmente emplear para estudiar la transmisión de señales de Ca2+ en falciparum del Plasmodium y para revisar las composiciones que apuntan homeostasis del calcio.

Fuentes

  1. García, S.R. 1999. Homeostasis y transmisión de señales en el parásito de malaria del sangre-escenario, parasitología del calcio hoy, 15, págs. 488-491. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10557149
  2. Camacho, P. 2003. Los parásitos de malaria resuelven el problema de un ambiente inferior del calcio, gorrón de la biología celular, 161, págs. 17-19. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2172879/
  3. Brochet, M. y Billker, O. 2016. Calcio que hace señales en parásitos de malaria, microbiología molecular, 100, págs. 397-408. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26748879
  4. Pandey, K. y otros 2016. Supervisión de Ca2+ en el falciparum usando el biosensor cameleon-Nano amarillo, partes científicos de la naturaleza, 6, e23453 del Plasmodium. 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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