Caracterización de la red subpelicular, un componente esquelético de membrana filamentosa en el parásito Toxoplasma gondii (2023)

El filo de Apicomplexa agrupa importantes patógenos eucariotas que son responsables de enfermedades potencialmente mortales en humanos y ganado. Estos parásitos intracelulares entran activamente en las células huésped y residen de forma segura en una vacuola parasitófora. Para escapar de los mecanismos de defensa de la célula huésped y acceder a los nutrientes, los parásitos secretan efectores para secuestrar las funciones celulares del huésped. Las nuevas tecnologías en los últimos años ayudaron a diseccionar profundamente cada paso de su ciclo lítico. Este artículo se centra en el ciclo lítico deToxoplasma gondii, Plasmodium falciparum, yCriptosporidio menory tiene como objetivo comparar y contrastar sus estrategias hacia el establecimiento del parasitismo intracelular.

Desde que Nicolle, Manceaux y Splendore describieron por primera vezToxoplasma gondiicomo parásito de roedores y conejos a principios del siglo XX, se ha construido una comunidad de investigación diversa y vigorosa en torno al estudio de este fascinante parásito intracelular. Además de su importancia como patógeno de humanos, ganado y vida silvestre, los investigadores modernos se sienten atraídos porT. gondiicomo un sistema experimental sencillo para estudiar muchos aspectos de la biología evolutiva, la biología celular, las interacciones huésped-microbio y la inmunidad del huésped. Para los nuevos investigadores que ingresan al campo, la extensa literatura que describe la biología del parásito y las interacciones con su huésped puede ser desalentadora. En esta revisión, examinamos cuatro estudios fundamentales que describen varios aspectos deT. gondiibiología, presentando un análisis estilo 'journal club' de cada uno. Elegimos un artículo que establecía el seductor ciclo de vida del parásito (Hutchison et al., 1971), un artículo que describía las características clave de su biología celular que el parásito comparte con organismos relacionados (Gustafson et al., 1954), un artículo que caracterizó el origen del compartimento único en el que reside el parásito dentro de las células huésped (Jones y Hirsch, 1972), y un artículo que estableció un mecanismo clave en la respuesta inmune del huésped a la infección por parásitos (Pfefferkorn, 1984). Estos estudios interesantes y de gran alcance sentaron las bases para investigaciones posteriores sobre numerosas facetas de la biología de los parásitos. Además de proporcionar a los nuevos investigadores un punto de entrada a la literatura que rodea al parásito, revisar estos estudios puede recordarnos las raíces de nuestra disciplina, lo lejos que hemos llegado y las nuevas direcciones a las que podríamos dirigirnos.

Los protozoos parásitos del phylum Apicomplexa causan una variedad de enfermedades humanas y animales. Sus ciclos de vida complejos, a menudo heteroxenos con fases sexuales y asexuales en diferentes huéspedes, se basan en estructuras citoesqueléticas elaboradas para permitir la morfogénesis y la motilidad, organizar la división celular y resistir diversas fuerzas ambientales. Esta revisión se centra principalmente en los estudios que utilizanToxoplasma gondiiyPlasmodiospp. como los apicomplejos mejor estudiados; sin embargo, muchas adaptaciones del citoesqueleto están ampliamente conservadas y son anteriores a la aparición del filo parasitario. Después de décadas de catalogar los constituyentes de tales estructuras, está surgiendo una imagen dinámica del ensamblaje y mantenimiento de los citoesqueletos apicomplejos, que ilustra cómo moldean y orientan los procesos críticos durante la infección. Estas observaciones impactan nuestra visión de la diversidad eucariótica y ofrecen desafíos futuros para la biología celular.

Toxoplasma gondiitiene un elaborado sistema de vías endomembranosas a través de las cuales las proteínas y los lípidos se transportan a sus destinos residentes. Mientras que los primeros estudios sugirieron un vínculo entre los compartimentos endosómicos y la biogénesis de los orgánulos secretores apicales, trabajos recientes han validado que las proteínas secretoras transitan obligatoriamente a través de secciones del sistema endolisosomal del parásito. Estudios recientes también han identificado un compartimento degradativo terminal dentro de laT. gondiisistema endolisosomal además de definir un papel para este compartimento en la renovación del material del huésped y del parásito entregado a través de endocitosis o autofagia. Juntos, estos avances sugieren que el parásito no solo ha reutilizado su sistema endolisosomal para el tráfico exocítico, sino que también ha conservado su función degradante canónica. Este capítulo integrará el conocimiento actual de cómo el material secretor, endocítico y autofágico trafica a través delToxoplasmasistema endolisosomal junto con áreas destacadas que aún no se comprenden bien y que necesitan un interrogatorio futuro.

Parasitología Experimental, Volumen 174, 2017, pp. 25-30

Toxoplasma gondiies uno de los patógenos más exitosos en la tierra, capaz de infectar a una gama extremadamente amplia de mamíferos y aves y causar enfermedades potencialmente mortales en humanos. el raton domestico (Músculo de ratón) se ha utilizado como modelo animal de laboratorio primario para determinar la virulencia deT.gondiipresiones. La evidencia epidemiológica también sugiere una asociación potencial entre la virulencia en ratones y la gravedad de la enfermedad en la toxoplasmosis humana. Sin embargo, muchos factores pueden afectar las mediciones de virulencia, incluida la ruta de infección, la etapa de vida del parásito, la cantidad de pases del parásito en ratones o cultivo celular y la línea huésped de ratón utilizada. La variabilidad entre estos factores dificulta la comparación de resultados entre diferentes estudios en diferentes laboratorios. Aquí, discutimos los factores importantes que deben ser considerados al llevar a caboT.gondiiensayos de virulencia murina y proponer una metodología estandarizada que debería facilitar la integración deT.gondiidatos de virulencia en toda la comunidad de investigación en estudios futuros y, por lo tanto, permitir un análisis más eficiente y efectivo de los patrones genéticos y de virulencia para este importante parásito.

Journal of Biological Chemistry, volumen 290, número 45, 2015, págs. 26914-26926

Toxoplasma gondiies un parásito intracelular obligado que invade las células huésped, creando una vacuola parasitófora donde se comunica con el citosol de la célula huésped a través de la membrana de la vacuola parasitófora. El ciclo lítico del parásito comienza con su salida de la célula huésped seguida de motilidad deslizante, extrusión de conoides, unión e invasión de otra célula huésped. Aquí informamos que Ca²⁺se producen oscilaciones en el citosol del parásito durante la salida, el deslizamiento y la invasión, que son pasos críticos del ciclo lítico. Ca extracelular²⁺potencia cada uno de estos procesos. Utilizamos líneas clonales de taquizoitos que expresan indicadores de calcio codificados genéticamente combinados con células huésped que expresan indicadores de calcio expresados ​​transitoriamente de diferentes colores, y medimos Ca²⁺cambios tanto en los parásitos como en el huésped simultáneamente durante la salida. Demostramos un vínculo entre el Ca citosólico²⁺oscilaciones en el huésped y en el parásito. Nuestro enfoque también nos permitió medir dos nuevas características de los parásitos móviles, que fueron mejoradas por Ca²⁺afluencia. Este es el primer estudio que muestra, en tiempo real, Ca²⁺señales que preceden a la salida y su vínculo directo con la motilidad, un rasgo esencial de virulencia.

International Journal for Parasitology, volumen 47, números 2 y 3, 2017, págs. 137-144

parásitos comoPlasmodioyToxoplasmaposeen un plástido vestigial homólogo a los cloroplastos de algas y plantas. El plástido (conocido como apicoplasto; porapicomplexanplásticoid) no es fotosintético y está muy reducido, pero tiene una clara ascendencia endosimbiótica que incluye un genoma circular que codifica ARN y proteínas y un conjunto de vías biosintéticas bacterianas. Aquí revisamos el descubrimiento inicial del apicoplasto y relatamos los principales nuevos conocimientos sobre el origen, la biogénesis y la función del apicoplasto. Concluimos examinando cómo se puede eliminar el apicoplasto de los parásitos de la malaria in vitro y, en última instancia, completar su reducción mediante la suplementación química.

Revista de Química Biológica, Volumen 296, 2021, Artículo 100315

La inversión de lípidos en las bicapas de la membrana es un fenómeno eucariótico generalizado que es catalizado por diversas P4-ATPasas. Sin embargo, su ocurrencia, mecanismo e importancia en los parásitos apicomplejos han permanecido difíciles de alcanzar. Aquí mostramos queToxoplasma gondii, un parásito intracelular obligado con alta relevancia clínica, puede salvar sondas de fosfatidilserina (PtdSer) y fosfatidiletanolamina (PtdEtn) pero no de fosfatidilcolina (PtdCho) de su entorno. Consistentemente, los análogos de fármacos de PtdCho son ampliamente ineficaces en el cultivo de parásitos. NBD-PtdSer importado al interior del parásito se descarboxila a NBD-PtdEtn, mientras que este último no se metila para producir PtdCho, lo que confirma la expresión de PtdSer descarboxilasa pero la falta de actividad de PtdEtn metiltransferasa y sugiere un papel de los lípidos exógenos en la biogénesis de la membrana deT.gondii. La cuantificación por citometría de flujo de las sondas NBD respaldó la selectividad del transporte de fosfolípidos y reveló una dependencia del proceso de la energía y las proteínas. En consecuencia, nuestro trabajo adicional identificó cinco P4-ATPasas (TgP4-ATPase1-5), todos los cuales albergan los residuos característicos y los motivos necesarios para la inversión de fosfolípidos. De las cuatro proteínas expresadas durante el ciclo lítico,TgP4-ATPase1 está presente en el plasmalema apical;TgP4-ATPase3 reside en la red de Golgi junto con su socio no catalítico Ligand Effector Module 3 (TgLem3), mientras queTgP4-ATPasa2 yTgLa P4-ATPasa5 se localiza en el plasmalema así como en las endo/citomembranas. Por último, pero no menos importante, la degradación inducida por auxinas deTgP4-ATPase1-3 perjudicó el crecimiento del parásito en las células huésped humanas, revelando sus funciones cruciales durante la infección aguda. En conclusión, mostramos la translocación selectiva de PtdEtn y PtdSer en la superficie del parásito y proporcionamos los conocimientos mecánicos y fisiológicos subyacentes en un patógeno eucariótico modelo.

Parasitología molecular y bioquímica, volumen 209, números 1 y 2, 2016, págs. 18-25

Cell Calcium, volumen 57, número 3, 2015, págs. 186-193

Los parásitos apicomplexan tienen ciclos de vida complejos, con frecuencia se dividen entre diferentes huéspedes y dependen de respuestas rápidas a medida que los parásitos reaccionan a las condiciones ambientales cambiantes. Ion calcio (Ca²⁺) la señalización es, en consecuencia, esencial para los cambios celulares y de desarrollo que sustentan el parasitismo de Apicomplexan. Los genomas de apicomplexan revelan un rico repertorio de genes implicados en la señalización del calcio, aunque muchos de los genes responsables de los cambios fisiológicos observados siguen sin conocerse. Hay evidencia, por ejemplo, de la presencia de un mecanismo de entrada de calcio sensible a la nifedipina enToxoplasma, pero los componentes moleculares involucrados en Ca²⁺entrada en ambosToxoplasmayPlasmodio, no han sido identificados. Las principales reservas de calcio son el retículo endoplásmico (RE), los acidocalcisomas y la vacuola similar a una planta enToxoplasma, o la vacuola de alimentos enPlasmodiospp. La evidencia farmacológica sugiere que Ca²⁺la liberación de los depósitos intracelulares puede estar mediada por el inositol 1,4,5-trifosfato (IP₃) o ADP ribosa cíclico (cADPR) aunque no hay evidencia molecular de la presencia de receptores para estos segundos mensajeros en los parásitos. Varios Ca²⁺-ATPasas están presentes en Apicomplexans y un Ca mitocondrial putativo²⁺/H⁺El intercambiador ha sido identificado. Los genomas de apicomplexan contienen numerosos genes que codifican Ca²⁺-proteínas de unión, con la notable expansión de las proteínas quinasas dependientes de calcio (CDPK), cuyo estudio ha revelado funciones en la motilidad deslizante, la secreción de micronemas, la invasión y salida de la célula huésped y la diferenciación del parásito. También se ha demostrado que la secreción de micronemas depende del dominio C2 que contiene la proteína DOC2 en ambosPlasmodiospp. yToxoplasma, proporcionando más evidencia de la transducción compleja de Ca²⁺señales en estos organismos. La caracterización de estas vías podría conducir al descubrimiento de nuevas dianas farmacológicas y a una mejor comprensión del papel del Ca²⁺en estos parásitos.