Новости

Feb 02, 2024

Ооцисты Plasmodium berghei обладают путями синтеза и очистки жирных кислот.

Scientific Reports, том 13, номер статьи: 12700 (2023) Цитировать эту статью Подробности показателей Малярийные паразиты осуществляют синтез жирных кислот (FAS) в своих апикопластных органеллах посредством бактериальных клеток.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 12700 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Малярийные паразиты осуществляют синтез жирных кислот (FAS) в своих апикопластных органеллах посредством ферментативного пути, родственного бактериям (тип II). У позвоночных-хозяев экзоэритроцитарные стадии Plasmodium зависят от FAS, тогда как внутриэритроцитарные стадии зависят от очистки FA из окружающей среды. У комаров ооцисты P. falciparum экспрессируют ферменты FAS и полагаются на них для образования спорозоитов, но ооцисты P. yoelii не экспрессируют ферменты FAS и не зависят от них и, таким образом, полагаются на улавливание жирных кислот для поддержания спорогонии. У P. berghei ферменты FAS также являются расходным материалом для спорогонии, что указывает на то, что это соответствует сценарию P. yoelii. Здесь мы показываем, что P. berghei неожиданно экспрессирует ферменты FAS на протяжении всего развития ооцисты. Эти данные показывают, что P. berghei может использовать FAS наряду с очисткой FA для максимизации спорогонии и передачи, и он более похож на P. falciparum, чем предполагалось ранее, в отношении приобретения FA ооцистой. Способность ооцист переключаться между ФАС и очисткой может быть важным фактором в неконкурентных отношениях эксплуатации ресурсов между паразитами Plasmodium и их комарами-переносчиками, что формирует вирулентность паразитов как у насекомых, так и у позвоночных.

Малярия остается опасным для жизни инфекционным заболеванием, вызываемым заражением апикомплексными паразитами рода Plasmodium, при этом P. falciparum является самым смертоносным среди нескольких видов малярийных паразитов человека. Клинические симптомы вызываются бесполыми паразитами кровяной (интраэритроцитарной) стадии, небольшой процент из которых развивается в клетки-предшественники половой стадии (гаметоциты), которые облегчают передачу инфекции комарами. Передача малярийного паразита начинается с поглощения мужских и женских гаметоцитов самкой комара с кровью. Основными этапами развития, происходящими внутри насекомого, являются: (i) гаметогенез и оплодотворение в просвете средней кишки; (ii) трансформация зигот в удлиненные подвижные формы, называемые оокинетами; (iii) пересечение эпителия средней кишки оокинетами с последующей трансформацией их в молодые ооцисты; (iv) рост и деление ооцист с образованием тысяч спорозоитов - процесс, называемый спорогонией; (v) выход спорозоитов из ооцисты и колонизация ими слюнных желез комара. После успешного укуса комара, зараженного спорозоитами, развиваются бесполые паразиты на стадии печени (экзоэритроцитарные), из которых инициируются новые инфекции на стадии крови, завершающие жизненный цикл плазмодия.

Жирные кислоты (ЖК) являются важными компонентами клеток, необходимыми для биосинтеза клеточных мембран и сигнальных молекул. Малярийные паразиты приобретают ЖК как путем синтеза de novo, так и путем очистки/поглощения из окружающей среды. Синтез жирных кислот с короткой и средней цепью (FAS) осуществляется в апикопластной органелле, реликтовом хлоропласте, а дополнительная элонгация жирных кислот (FAE) для генерации длинноцепочечных жирных кислот осуществляется в мембранах эндоплазматической сети (ER) с использованием двух параллельные и функционально связанные ферментативные пути (рис. 1)1. Центральным элементом FAS является четырехстадийный ферментативный цикл, который включает: (i) конденсацию ацил-ACP-белка-переносчика (ацил-ACP) с ацетоацетил-ACP, катализируемую ацил-ACP-элонгазой (FabB/F, PBANKA_0823800); (ii) восстановление кетоацил-АПБ, катализируемое кетоацил-АПБ-редуктазой (FabG, PBANKA_0823800); (iii) дегидратация гидроксиацил-АПБ, катализируемая гидроксиацил-АПБ-дегидратазой (FabZ, PBANKA_1338200); (iv) восстановление еноил-АПБ, катализируемое еноил-АПБ-редуктазой (FabI, PBANKA_1229800) (рис. 1). FAE использует аналогичный ферментативный путь, проводимый другим набором белков, и использует кофермент А (КоА) вместо АСР в качестве ацильного переносчика (рис. 1).

Ферментативные пути, участвующие в синтезе жирных кислот (FAS) и элонгации (FAE) у плазмодия. Ферменты, участвующие в катализе, показаны красным шрифтом. FabB/F – ацил-АПБ-элонгаза; FabG – кетоацил-АПБ-редуктаза; FabZ – гидроксиацил-АСР-дегидратаза; FabI – еноил-АПБ-редуктаза; ELO-A/B/C, ацил-КоА-элонгаза A/B/C; KCR — кетоацил-КоА-редуктаза; DEH – гидроксиацил-КоА-дегидратаза; ECR – еноил-КоА-редуктаза.