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Jun 03, 2023

Estruturas endocíticas estáveis ​​navegam na película complexa de parasitas apicomplexos

Volume de comunicações da natureza

Nature Communications volume 14, Número do artigo: 2167 (2023) Citar este artigo

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Os parasitas apicomplexos têm imensos impactos na humanidade, mas seus processos celulares básicos são frequentemente mal compreendidos. Onde ocorre a endocitose nessas células, como esse processo é conservado com outros eucariotos e quais são as funções da endocitose nesse filo são questões importantes sem resposta. Usando o modelo apicomplexo Toxoplasma, identificamos a composição molecular e o comportamento de estruturas endocíticas incomuns e fixas. Aqui, complexos estáveis ​​de proteínas endocíticas diferem marcadamente da montagem/desmontagem dinâmica dessas máquinas em outros eucariotos. Identificamos que essas estruturas endocíticas correspondem ao 'microporo' que tem sido observado em todo o Apicomplexa. Além disso, a adaptação molecular conservada desta estrutura é observada em apicomplexas, incluindo a proteína K13 do domínio kelch, que é central para a resistência a medicamentos contra a malária. Determinamos que uma função dominante da endocitose no Toxoplasma é a homeostase da membrana plasmática, em vez da nutrição do parasita, e que essas estruturas endocíticas especializadas se originaram no início do infra-reino Alveolata, provavelmente em resposta à complexa película celular que define essa antiga linhagem eucariótica importante médica e ecologicamente.

Apicomplexa é um filo diverso de parasitas intracelulares eucarióticos que infectam todos os principais táxons animais, incluindo humanos. O Plasmodium spp., causador da malária. são responsáveis ​​por mais de 600.000 mortes por ano1. Cryptosporidium spp. são uma das principais causas de morbidade e mortalidade por diarréia em crianças menores de 5 anos2,3, e o Toxoplasma gondii é o parasita humano mais prevalente, estima-se que infecte um terço da população mundial4. Embora na maioria dos adultos o Toxoplasma não cause doenças graves, ele pode causar toxoplasmose congênita com risco de vida, malformação fetal e aborto, cegueira e encefalite, sendo os indivíduos imunocomprometidos os mais suscetíveis5,6. Outros membros do Apicomplexa infectam rebanhos economicamente importantes, através dos quais também têm grande impacto no bem-estar humano7.

Uma característica chave dos apicomplexas é o complexo de membrana interna (IMC) - um arranjo quase contínuo de vesículas membranosas achatadas (alvéolos) abaixo da membrana plasmática e sustentado por um complexo esqueleto proteico de membrana. Esta película IMC fornece forma e força celular e é a plataforma crítica para um aparelho de motilidade deslizante que permite a travessia do tecido do parasita e o mecanismo de invasão da célula hospedeira8,9. O IMC, no entanto, separa a maior parte da membrana plasmática do parasita de seu citoplasma e é, portanto, uma barreira para os processos de troca de material de endocitose e exocitose. Este é um problema antigo para essas células porque a película baseada em alvéolos é anterior ao desenvolvimento do parasitismo apicomplexo e é uma característica comum compartilhada com dinoflagelados e ciliados, as outras duas grandes linhagens do infra-reino Alveolata10,11. Compreender as soluções para os desafios apresentados pelo IMC são, portanto, igualmente importantes para entender as principais funções ecológicas desses organismos na produção primária oceânica, simbiose de corais, teias alimentares e reciclagem de nutrientes. As adaptações para exocitose através do IMC são mais bem estudadas em apicomplexas porque a descarga regulada de organelas secretoras, micronemas e roptrias conduzem os processos de fixação da célula hospedeira, exploração móvel e invasão de suas células hospedeiras12,13,14. Essa secreção ocorre através do complexo apical, uma característica do citoesqueleto integrada ao IMC que fornece uma janela de membrana plasmática disponível no ápice da célula para encaixe e fusão das vesículas15. Uma compreensão considerável dos detalhes moleculares desses processos exocíticos foi alcançada ao longo de décadas de intensa investigação16,17,18, e é evidente que muitas dessas adaptações estão presentes nos dinoflagelados e ciliados relacionados19. Os detalhes e adaptações para endocitose, por outro lado, receberam muito menos atenção nesses organismos.