Original page: http://www.tulane.edu/~wiser/malaria/cmb.html

Членови на родот Plasmodium се еукариотска микроби. Затоа, на мобилен и молекуларна биологија на Plasmodium ќе биде сличен на други еукариоти. Единствена функција на паразитот на маларијата е неговата интрацелуларен начин на живот. Поради интрацелуларен нејзината локација паразитот има близок однос со својот домаќин клетка која што може да се опише на клеточно и молекуларно ниво. Особено, паразитот мора да влезе во клетката домаќин и еднаш внатре, ја менува клетката домаќин. Молекуларна и клеточна биологија на домаќин-паразит интеракции кои се вклучени во овие два процеси ќе се дискутира.

Клетката на домаќинот инвазиjа

Паразитите на маларија се членови на Apicomplexa. Apicomplexa се карактеризираат со збир на органели се наоѓаат во некои фази на животниот циклус на паразитот. Овие органели, колективно познати како апикална органели, бидејќи на нивната локализација на едниот крај на паразитот, се вклучени во интеракцијата меѓу паразит и домаќин. Особено, апикална органели биле вмешани во процесот на клетката на домаќинот инвазија. Во случај на Plasmodium, се идентификувани три различни инвазивни форми: sporoзоит, мерозоит и окинет (види Plasmodium Животот циклус). Следниве дискусија се фокусира на клеточна биологија на мерозоити и еритроцитите инвазија.Референци на други Apicomplexa и Plasmodium спорозоити ќе бидат направени за да се илустрира заеднички карактеристики.

Мерозоити брзо (околу 20 секунди), а особено внесете еритроцитите. Оваа специфичност се манифестира и за еритроцитите како префериран тип на клетка домаќин и за одредени видови домаќин, имплицирајќи рецептор-лиганд интеракции. Инвазија на еритроцитите е сложен процес кој е само делумно разбрани на молекуларно и клеточно ниво.Сепак, постигнат е значителен напредок во идентификување на многу од паразити и домаќин на протеини кои се важни за процесот на инвазијата.

Четири различни чекори (Gratzer и Dluzewski 1993) во процесот на инвазијата може да се препознае (Слика):

1. Почетна врзување мерозоит
2. Пренасочување и еритроцитите деформација
3. Формирање на раскрсницата
4. Влез паразит

Мерозоит површински протеини и домаќин-паразит интеракции

Првичната интеракцијата помеѓу мерозоит и на еритроцитите е веројатно случајна судир и се претпоставува дека вклучува реверзибилна интеракции помеѓу протеини на површината на мерозоит и еритроцитите домаќин. Неколку мерозоит протеини површина се опишани. На најдобро карактеризира е мерозоит површински протеин-1 (MSP-1). Посредни докази имплицирајќи MSP-1 во еритроцитите инвазија вклучува униформа нивното распоредување на површината на мерозоит и на забелешката дека антитела против MSP-1 запираат инвазијата (Носител 1994). Покрај тоа, MSP-1does поврзе со бенд 3 (Гоел 2003) И гликофорин А. Сепак, улогата на MSP-1 во инвазија не е дефинитивно докажано.Слично на тоа, циркумпорозоит протеини (CSP) веројатно игра улога во насочување на спорозоите на хепатоцитите преку интеракција со хепарин сулфат протеогликани (Sinnis и Некој 1997).

Друг интересен аспект на MSP-1 е обработка на протеолитички што се совпаѓа со мерозоит созревање и инвазија (Cooper 1993). А примарна преработка се случува за време на merozite созревање и резултира со формирање на неколку полипептиди се држат заедно во не-ковалентна комплекс. А во средно обработка се јавува се совпаѓа со мерозоит инвазија на локација во близина на C-терминалот.На не-ковалентна комплекс на MSP-1 полипептид фрагменти се пролева од површината на мерозоит следниве протеолиза, а само мал C-терминален фрагмент се врши во еритроцитите.Оваа загуба на комплекс MSP-1 може да се поврзе со загубата на “нејасни” униформа за време мерозоит инвазија.C-терминален фрагмент е спроведен до површината на мерозоит од страна на сидро GPI и се состои од два EGF како модули. EGF како модули се наоѓаат во различни протеини и обично се вмешани во протеини-протеински интеракции. Една можност е дека средно протеолитички функции за обработка да се изложи на модули на EGF-како што се зајакне интеракции помеѓу мерозоит и еритроцитите. Важноста на MSP-1 и неговата обработка се подразбира од следниве забелешки:

• вакцинација со модули на EGF-како да се заштитат од маларија и
• инхибиција на блокови за обработка на протеолитички мерозоит инвазија.

Точната улога (а) кој MSP-1 и неговата игра обработка во процесот на инвазијата мерозоит не се познати. Други протеини мерозоит површина, исто така, се вклучени во interation на мерозоит со еритроцити (разгледани  кравар 2012).

Пренасочување и секреторни органели

Апикална органели на  Plasmodium  мерозоити
органела облик Должина (nm) Microneme елипсовидни 40 x 100 роптри teardrop 300 x 600 густите гранули сферични 120-140

По врзување на еритроцити, паразитот се свртува така што “апикална крајот” на паразитот се поставени на еритроцитната мембрана. Ова мерозоит пренасочување, исто така, се совпаѓа со преодна еритроцитите деформација. Апикални мембрана антиген-1 (АМА-1) е вмешан во оваа преориентација (Mitchell 2004). АМА-1 е трансмембрански протеин локализирана во апикална крајот на мерозоит и се врзува еритроцити. Антитела против АМА-1 не interfer со првичниот контакт помеѓу мерозоит и еритроцитите што сугерира дека АМА-1 не е вклучен во мерозоит attachement.Но, антитела против АМА-1 спречи пренасочување на мерозоит и со тоа да го блокира мерозоит инвазија.

Специјализирани секреторни органели се наоѓаат на апикална крајот на инвазивни фази на апикомплекс паразити. Три морфолошки различни апикална органели се откриени со помош на електронска микроскопија: микронеми, цртежи и густи гранули (Табела). Густите гранули не секогаш се вклучени со апикална органели и веројатно претставуваат хетерогена популација на секреторен везикули.

Содржината на апикална органели се протерани како паразит инвазија, со што се укажува на тоа дека овие органели играат некоја улога во инвазија. Експериментите во Toxoplasma gondii укажуваат на тоа дека micronemes се протерани прв и да се случи со првичниот контакт меѓу паразит и домаќин (Carruthers и Sibley 1997). Зголемување на цитоплазматски концентрација на калциум и cAMP (Зора 2014) е поврзана со микронема празнење и исто така може да вклучи патека сигнал вклучуваат фосфолипаза C, инозитол трифосфат и калциум зависни протеин кинази (Шарма и Chitnis 2013).

На роптри се испуштаат веднаш по micronemes и ослободување на нивната содржина одвива во два чекори вклучуваат прв вратот на роптри проследено со сијалица на роптри.

Густа содржината гранули се ослободени, откако паразит има завршено неговото влегување, и според тоа, обично се вмешани во промена на клетката домаќин. Сепак, субтилизин како протеаза, кои се вклучени во средното протеолитички обработка на MSP-1 (дискутирано погоре), исто така е локализиран на Plasmodium густи гранули (Blackman 1998, Barale 1999). Ако MSP-1 обработка е катализирана од овие протеази, тогаш барем некои густи гранули мора да биде разрешен во времето на инвазијата.

Специфични интеракции и разводна Формирање

По мерозоит пренасочување на micronemes ослободи нивната содржина. Овие microneme протеини содржи многу протеини кои се знае дека се адхезини и врзувањето на овие адхезини за рецепторите на еритроцитите домаќин зајакнува соработката помеѓу еритроцитите. Протеини локализирана на micromenes вклучуваат:

• ЕБА-175, односно 175 kDa ‘еритроцитите што врзува антиген’ од  P. falciparum
• DBP, Дафи-врзувачки протеин од  P. vivax и P. knowlesi
• SSP2, Plasmodium sporoзоит површински протеин-2. Исто така познат како стапица (тромбоспондин поврзани со лепило протеин).
• Протеини со хомологија со SSP2/стапица од Toxoplasma (MIC2), Eimeria (Etp100), и  Cryptosporidium
• CTRP, circumsporoзоит- и стапица поврзани со протеини од Plasmodium наоѓаат во фаза на ookinete

Рецептор / лиганд интеракции
видови Домаќинот рецептор мерозоит лиганд P. falciparum glycophorins (сиалинска киселина) ЕБА-175 P. vivax, P. knowlesi Дафи антиген DBP

Од особено белешка се ЕБА-175 и DBP, кои ги препознаваат остатоци сиалинска киселина на glycophorins и антигенот Дафи, соодветно (Табела). Со други зборови, овие протеини се паразит најверојатно се вклучени во рецептор-лиганд интеракции со протеини кои се изложени на површината на еритроцитите. Нарушување на ЕБА-175 генот резултира со паразитот префрлување од киселина зависни од патеката на сијалинската на ацидо-независна патека сиалична (Рид 2000), што покажува дека има некои вишок во однос на интеракциите на рецептор-лиганд. Всушност, неколку протеини поврзани со ЕБА-175 се идентификувани во P. falciparum и го сочинуваат ген семејството на еритроцитите се врзува како (EBL) протеини (Tham 2012).

Споредба на секвенци на ЕБА-175 и DBP открие конзервирани структурни карактеристики, кои, исто така, се дели со други EBL протеини. Овие вклучуваат трансмембрански домени и рецептор-врзувачкиот домени (Слика, модифицирани од Adams 1992). Активност на рецептор-врзувачкиот е одбележан на домен во која цистеин и ароматични амино киселински остатоци се конзервирани помеѓу видовите (сино област во Слика). Овој наводен врзувачки домен се удвои во ЕБА-175. Топографијата на доменот на трансмембрански е во согласност со паразит лиганди за да се интегрален мембрански протеини со рецептор-врзувачкиот домен изложени на површината на мерозоит следниве microneme празнење.

Друго семејство на адхезини вклучени во врзувањето на мерозоити да erthrocytes се на ретикулоцити се врзува како хомолози (Rh). Членовите на ова семејство удел хомологија со протеини првично идентификувани во P. vivax кои специфично се врзува за ретикулоцити и може да игра улога во специфичноста на ретикулоцити на P. vivax. Други microneme протеини во семејството “стапица”, исто така, е вмешан во локомотивата и/или мобилен инвазија на фазата на sporoзоит и други apicomplexa ( Tomley и Soldati 2001).Сите на овие протеини (EBL, Rh, стапица семејства) мора домени кои се претпоставува дека се вклучени во клетка-клетка адхезија, како и транс-мембрана домени на нивните C-терминалите. Microneme (Mn) ослободување ќе го изложи на лепило домени, кои потоа ќе се врзуваат за рецепторите на клетката домаќин и со тоа да формираат врска помеѓу инвазивни форма (на пример, мерозоит или sporoзоит) и на клетката домаќин (Слика).

Во случај на инвазија мерозоит оваа интеракција е посредувана помеѓу неколку членови на семејствата EBL и Rh. Овие различни адхезини поврзе со различни рецептори на еритроцитите и да се обезбеди вишок во мерозоит врзување на еритроцитите (Tham 2012). Еден елемент на овој вишок предвидува врати план во случај еден лиганд/рецептор пар не успее. На пример, ако одговор на антитела против еден од паразит лиганди е способен за блокирање неговата интеракција со своите рецептори, тогаш постојат други лиганди и рецептори, кои може да ги исполни оваа улога во обврзувачки. Покрај тоа, вклучувањето на повеќе лиганд/рецептор парови функционира истовремено ќе ја зајакнат соработката помеѓу паразит и клетката домаќин.

Оваа интеракција е дополнително зајакната со ослободувањето на уште два протеински комплекси од регионот на вратот на роптри (Вајс 2016). Еден од нив е комплексен, вклучувајќи Rh5 (Слика). Rh5 се врзува за еритроцитите површински протеин една позната како базисин. Рецептор базисин може да биде од суштинско значење за инвазија на P. falciparum (Crosnier 2011). Rh5 е врзан за мерозоит преку неговата интеракција со Rh5 интеракција протеин (Ripr) кој, исто така, се врзува за мерозоит површински протеин познат како cystiene богат заштитен антиген (CyRPA). Rh5 се верува дека игра важна улога во инвазијата во тоа што е конзервирани низ Plasmodium видови и очигледно не може да биде исфрлен.другите членови на Rh семејство, како и индивидуалните EBL членови на семејството, се чини дека се повеќе разјаснето.

Друг протеин комплекс ослободен од вратот на роптри вклучува група на протеини познати како RONs за вратот роптри. На RONs се вметнуваат во мембраната домаќинот на нивното ослободување (Слика). RON2 се врзува за АМА-1 која е локализирана на површината на мерозоит (Тонкин 2011). Во овој случај на паразитот е снабдување и на лиганд и рецептор. На RON2/АМА-1 комплекс потоа, исто така, придонесува на оваа врска формиран помеѓу мерозоит и еритроцитите и дополнително го зајакнува врската помеѓу паразит и домаќин (Weiss 2016). Исто така, RON2 и АМА-1 се високо конзервирани свртена на Апикомплекс укажува на централната улога на овие протеини во процесот на инвазијата.

Се совпаѓа со лачење на овие различни лиганди и нивните интеракции со различни рецептори е појавата на еден електрон густи куп меѓу еритроцитите и мерозоит (Слика). Формирање слабо спој може да биде иницирана од страна на микронема празнење проследено со ослободување на вратот протеини роптри кое го изложува на рецептор-врзувачкиот домени на паразит лиганди. Се претпоставува дека ова тесни спојот е составен од овие различни интеракции рецептор/лиганд. Со секоја следна ослободување на лиганд и неговото врзување за неговиот рецептор ненаситноста на зголемување на мерозоит/еритроцитна интеракција.

Во краток преглед:

• електрон-густи куп форми помеѓу апикална крајот на мерозоит и домаќин на мембраната на еритроцитите веднаш по пренасочување
• формирање тесни раскрсницата се совпаѓа со објавувањето на микронеми и регионот на вратот на роптри
• протеините се ослободи од страна на врзуваат паразит да рецептори на површината на еритроцитите, додека останатите прикачен на мерозоит
• особено значајни лиганд/рецептор пар се RON2 и АМА-1, кои се и обезбедени од страна на паразити и да игра клучна улога во формирањето на тесни крстосница

Паразит влегување

Апикомплекс паразити активно ги нападне клетките на домаќинот и влез не се должи на навлегувањето или фагоцитоза на клетката на домаќинот. Ова е особено евидентна во случај на еритроцитите која нема способност фагоцитоза. Исто така, на еритроцитите мембрана има 2-димензионални сабмембрани цитоскелет  кој исклучува ендоцитоза. Затоа, поттик за формирање на паразитофорен вакуола мора да дојде од паразит. Неколку настани се случуваат во текот на влез паразит и тоа: 1) нарушување на субмембрана на цитоскелетонот на еритроцити, 2) формирање на паразитофорен вакуола, и 3) и пролевање на мерозоит површински протеини. Паразит влез е управувано од страна на ACTO-миозин моторен комплекс наречен глидозом.

На еритроцитите мембрански протеини се дистрибуира во времето на формирање спој, така што областа за контакт е слободен на еритроцитната мембрана. A мерозоит серин протеаза кои се прилепува на еритроцитите band 3 е опишан (Браун-бретонски 1993). Поради клучна улога бенд 3 игра во homeostatis на скелет submembrane, неговата деградација може да резултира со локализирано нарушување на цитоскелетот. Реорганизација на цитоскелетот на submembrane и липидите архитектура веројатно придружува мерозоит инвазија (Zuccala 2011).

Никуледот паразитофорен вакуолна мембрана (PVM) форми во областа на спој. Оваа мембрана инвагинација, најверојатно, добиени од двете мембрана домаќинот и паразитот компоненти и се шири како паразит влегува во еритроцитите. Врски помеѓу роптри и зародиш PVM понекогаш се забележани (слика, стрелка). Покрај тоа, содржината на роптри често се ламеларна (т.е., слоевитоста) мембрани и некои роптри протеини се локализирани на PVM по инвазијата, што укажува дека роптри исто така, функционира во формирањето PVM (Сем-Yellowe 1996).

Окинет немаат роптри и не формираат паразитофорен вакуоли во епителните клетки на комарец среден дел. На окинет брзо поминуваат низ епителните клетки и да предизвика голема штета, како што се приближуваат кон базалната ламина (Хан 2000, Ziegler 2000). Слично на тоа, спорозоите може да влезе и излез хепатоцити без подложени екзоэритроцит шизогонија. Оние паразити кои не подлежат на шизогонија се слободни во цитоплазмата домаќин, додека оние кои се подложени шизогонија кои се затворени во PVM (Mota 2001). Овие набљудувања покажуваат дека е потребно PVM за интрацелуларно развој и не е неопходно за процесот на клетката на домаќинот инвазија. Како што е формирана во зародиш паразитофорен вакуола, на раскрсницата (означена со C во слика) помеѓу паразит и домаќин станува прстенеста и паразитот се чини дека се движат низ овој анулус како што влегува во проширување паразитофорен вакуоли. Наместо тоа се движи раскрсницата се повлечат од фронтот на паразитот на задните резултира со движење напред на паразитот во клетката домаќин.

Како влегува во паразит, MSP-1 многу од протеини мерозоит површина се фрли. Овој процес пролевање е со посредство на специфични протеази и е подредена процес (Бојл 2014).

На Глидосам

Инвазивни форми на паразити апикомплекс често се подвижни форми кои што ползи по должината на супстрат од еден вид на подвижност се нарекува “плови подвижност. Плови подвижност, како инвазија, исто така, вклучува ослободување на адхезини, приврзаност кон супстрат, како и ограничување на адхезини во задниот крај на зоит. Една разлика меѓу плови мотилитет и инвазија е дека микронеми и роптри мора постојано да се објави како организмот се движи. Така, плови подвижност не се однесуваат на оваа релативно мала движат спој, но континуиран формирањето на нови споеви помеѓу зоит и супстрат. Покрај тоа, адхезини се расцепуваат од површината на зоит како ниеден стигнат до задниот на зоит и патеката на лепило молекули се остави зад себе движат зоит на супстрат. Механизмот на подвижност и инвазијата се многу слични и на тој начин, за време на инвазијата на паразитот буквално индексира во клетката домаќин преку движат спој. Покрај тоа, некои апикомплекс користат овој тип на мотилитетот да избега од клетки и може да напречни биолошки бариери за влез и излез клетки.комплекс на протеин кој вози овој плови подвижност е познат како глидосам (Баучер, 2015).

Цитохалазини инхибираат влез мерозоит, но не и за прикачување, со што се укажува на тоа дека е потребно на сила за паразит инвазија и плови подвижност е врз основа на актин-миозин цитоскелетна елементи. Способноста на миозин, на мотор протеини, да се генерираат сила е добро позната (на пр., Мускулната контракција). А миозин уникатен на Apicomplexa е идентификуван и е укотвен во мембраната сложени внатрешниот (МОС). МОС се однесува на двојно мембрана лежи под плазма мембрана на инвазивни фази на Апикомплекс паразити. Ова МОС е дополнително поддржан од страна на под-перикуларна микротубули кои работат на должината на паразитот. За меѓуопштинска соработка поврзани миозин поврзува со актин, како дел од глидзам. Различните адхезини (т.е. EBL, Rh, стапица и АМА-1) што се движат до раскрсницата комплекс (МЈ) потоа се поврзани со глидзам (Слика).

Членови на семејството стапицата и други адхезини имаат конзервирани цитоплазматски домен. Ова цитоплазматски домен е поврзан со краток актин нишки преку алдолаза. Нишки актин и миозин се ориентирани во просторот помеѓу внатрешната мембрана комплекс и плазма мембрана, така што на миозин движи на актин нишки кон задниот дел на зоит. На myosin е укотвен во облик на меѓуопштинска соработка не се движи. Затоа, адхезини трансмембранскиот се влечат низ течност липидниот двослој на плазматската мембрана поради нивната поврзаност со нишки на актин. Така комплексот на адхезини и актин нишки се транспортира кон задниот дел на клетката. Од адхезини се или комплекс со рецептори на клетката на домаќинот и закотвени на цитоскелетонот на клетката домаќин, или врзани за супстрат, крајниот резултат е движење напред на паразитот (Слика). Кога адхезини стигнат до задниот крај на паразитот се протеолитички разложува и барака од зоит површина.

Во случај на клеточната инвазија клеточната мембрана PVM и домаќини ќе треба да се затворени, така што PVM е недопрена и околните паразитот и плазма домаќин мембрана е исто така непроменети. Механизмите кои се вклучени во овој последен чекор на инвазијата не се познати.

Многу протеини кои се вклучени во процесот на инвазија биле идентификувани. Ова исто така ќе вклучува сигнализација настани меѓу разните чекори од инвазијата (Сантос и Soldati-Favre 2011). Сепак, останува уште многу да се научи за клеточна и молекуларна биологија на meroзоит инвазија. А подобро разбирање на сложениот процес на паразит инвазијата може да доведе до развој на нови терапевтски пристапи кон маларија и други болести предизвикани од Апикомплексs.

Резиме

Мерозоит инвазија е сложен и нареди процес. А пробен модел на мерозоит инвазија вклучува:

1. Почетна мерозоит обврзувачки вклучува реверзибилна интеракции помеѓу протеини мерозоит површина и домаќин еритроцит. Точните улоги на MSP1 и други мерозоит површински протеини не се познати.
2. Пренасочување од непознат резултатите механизам во апикална крајот на мерозоит се поставени на еритроцитната мембрана.
3. Испуштање на микронеми и вратот на роптри се совпаѓа со формирање на тесна раскрсницата помеѓу домаќинот и паразитот.
4. Во тесна спој е посредувана од рецептор-лиганд интеракција помеѓу протеините еритроцитна површина и интеграл паразит мембрански протеини изложени од страна на празнење на апикална органели.
5. Локализирана расчистување на цитоскелетонот на еритроцитите субмембрани и формирање на почетна паразитофорен вакуола (PVM) е во корелација со целосна празнење на роптри.
6. Тесната раскрсницата станува форма на прстен и се повлече кон задниот дел на мерозоит да ги принуди на мерозоит во формирање паразитофорен вакуоли.
7. На сила е генерирана од миозин мотори поврзани со транс-мембрана паразит лиганди, наречен глидозам, движејќи се заедно актин нишки во рамките на паразит.
8. Инвазија е завршен од страна на затворање на PVM и мембраната на еритроцитите.

Домаќин на еритроцитите измена

Откако во внатрешноста на еритроцити, паразитот се подложува на трофични фаза проследено со репликациски фаза. Во текот на овој период интраеритроцит, паразитот модифицира домаќин на тоа посоодветно живеалиште направи. На пример, на еритроцитната мембрана станува се повеќе порозни за мали метаболити молекуларна тежина, се претпоставува дека се одраз на потребите на активно расте паразит (види навлегувањето и пропустливост).

Друг модификација на клетката домаќин се однесува на цитоадхеренција на P. falciparum-infected еритроцити за ендотелните клетки и како резултат на врзување на зрели паразити во капиларите и пост-капиларна венули. Ова секвестрација најверојатно, води до микроциркулаторна измени и метаболни пореметувања кои би можеле да бидат одговорни за голем број на манифестации на тешка фалципарум маларија (види патогенезата). На цитоадеренција за ендотелните клетки дава најмалку две предности за паразит: 1) микроаерофилни средина која е подобро прилагоден за паразит метаболизам, и 2) избегнување на слезината и последователно уништување.

Копчиња и Цитоадеренција

А големи структурни промена на еритроцитната домаќин се електрон-густа испакнатини, или “копчиња”, на еритроцитната мембрана на P. falciparum -infected клетки.Копчиња се предизвикани од страна на паразит и неколку паразит протеини се поврзани со рачки (Deitsch и Wellems 1996). Две протеини кои би можеле да учествуваат во формирањето на копчето или да влијае домаќин на еритроцитите субмембрана цитоскелетонот и индиректно да предизвика формирање копчето се богати на копчето-поврзани хистидин протеин (KAHRP) и мембраната на еритроцитите протеин-2 ( Pf EMP2), исто така, повика MESA.Ниту KAHRP ниту PfEMP2 се изложени на надворешната површина на еритроцити, но се локализирани на цитоплазматски лицето на мембрана домаќин (Слика).Точниот нивната улога во формирањето на копчето не се познати, но може да вклучи реорганизација на субмембрана цитоскелетонот.

На копчињата се смета дека играат улога во секвестрација на заразените еритроцити, бидејќи тие се точки на контакт меѓу заразените еритроцити и васкуларните ендотелни клетки и паразит видови кои изразуваат рачки покажуваат највисоко ниво на секвестрација. Покрај тоа, нарушување на KAHRP резултира со губење на копчињата и на способноста да се цито се придржуваме во услови на проток (Краб 1997). Полиморфна протеин, наречен Pf EMP1, исто така, е локализиран на копчиња и е изложена на површината на еритроцитите домаќин. Транслокација на  Pf EMP1 на површината на еритроцитите делумно зависи од друг мембраната на еритроцитите поврзани протеин наречен  Pf EMP3 (Waterkeyn 2000). PfEMP1 веројатно функционира како лиганд кој се врзува за рецепторите на домаќин ендотелијалните клетки. Други предложени цитоадхеренција лиганди вклучуваат изменета бенд-3, наречен фахесин (Шерман 1995), секвестрин, рифини и клен (Крег и Scherf 2001).

Pf EMP1 е член на var ген семејство (Hviid 2015). Секој паразит има околу 40-60 var гени кои покажуваат висок степен на варијабилност, но имаат слични целокупната структура (Слика). Pf EMP1 има голем екстрацелуларниот N-терминалниот домен, односно регионот трансмембрански и C-терминал интрацелуларен домен. Регион C-терминал е конзервиран помеѓу членовите на var семејство и се верува дека се зацврсти  Pf EMP1 да цитоскелетонот на еритроцитите субмембрана. Особено, овој кисела C-терминал на домен може да комуницирате со основните KAHRP на копчето (Waller 1999), како и на спектрин и актин (О, 2000).

Екстрацелуларниот домен се карактеризира со 1-5 копии од Дафи-врзувачки како (DBL) домени. DBL овие домени се слични на рецептор-обврзувачки регионот на лигандите се вклучени во мерозоит инвазија (на дискутирано погоре). DBL домени изложат на конзервирани широчина на цистеин и хидрофобни остатоци, но инаку покажуваат малку хомологија. Филогенетска анализа покажува дека постојат пет различни класи (назначено како  еден, b, g, d, и e) од DBL домени (Hviid 2015). Првиот DBL е секогаш ист тип (означени со) И ова е проследено со interdomain регион богати со цистеин (CIDR). Променлив број на DBL во различни наредби сочинуваат остатокот од екстрацелуларниот домен на  Pf EMP-1.

За време на секоја Митотичниот циклус var гени се подложат на рекомбинација води кон континуирана генерација на дополнителни варијанти (Claessens 2014). Интересно, структурата на var ген семејство е присутна уште од пред P. falciparum и  P. reichenowi дивергенција кој се случил пред повеќе од два милиони години (Zilversmit 2013).

Ендотелните клеточни рецептори

Можни рецептори Идентификувани преку ин витро обврзувачка анализи

CD36 Иг суперсемејството ICAM1 VCAM1 PECAM1 сулфат A ендотелијалните протеин Ц рецептор хепаран сулфат хијалуронска киселина Е-селектин тромбоспондин Rosetting лиганди CR-1 крвна група А Аг гликозаминогликан

Неколку можни ендотелните рецептори (кутија) се идентификувани од страна на тестирање на способноста на заразени еритроцити да се поврзе во анализите статички придржување (Beeson и Браун 2002). Еден од најдобрите карактеризира меѓу нив е CD36, 88 kDa интегрален мембрански наоѓаат на моноцитите, тромбоцити и ендотелни клетки протеини. Заразени еритроцити од повеќето паразит изолати се врзуваат за CD36 и обврзувачки доменот е одбележан на CIDR на Pf EMP1 (види слика). Сепак, CD36 не е регистриран на ендотелијалните клетки од церебрална крвните садови и паразити од клинички изолати имаат тенденција да се придржуваат до двете CD36 и интрацелуларни адхезија молекула-1 (ICAM1). ICAM1 е член на суперфамилија имуноглобулин и функции во клетка-клетка адхезија. Покрај тоа, секвестрација на заразените еритроцити и ICAM1 изразување е ко-локализиран во мозокот (Turner 1994).

Хондроитин сулфат А (АДС) е вмешан во цитоадхеренција во рамките на плацентата и може да придонесе за негативни влијанија на  P. falciparum во текот на бременоста. Улогата на некои од другите потенцијални рецептори не е јасно. На пример, придржување до тромбоспондин покажува низок афинитет и не може да поддржува обврзувачки во услови на проток. Врзување на VCAM1, PECAM1 и E- селектин се чини дека ретки и прашања за нивната конститутивна експресија на ендотелните клетки се зголеми. Сепак, цитоадхеренција може да вклучи повеќе интеракции рецептор/лиганд.

Розетување е уште една лепило појава изложени од страна на P. falciparum-заразени еритроцити. Заразени еритроцити од некои паразитски изолати ќе се поврзе повеќекратно незаразени еритроцити и Pf EMP1 се чини дека има улога во барем некои розетување. Можно рецептори вклучуваат комплемент рецептор-1 (CR1), крвна група А антиген, или гликозаминогликан средини на неидентификуван протеогликан. (Видете ја сликата  со ликот можно рецептор-лиганд интеракции кои се вклучени во розетување на друга веб страница).

На различни видови на DBL домени и CIDR (дискутирано погоре) се врзуваат за различни ендотелијална клеточна рецептори (Крег и Scherf 2001). На пример, DBL еден, кој се состои од првите домен, се врзува со голем број на рецептори поврзани со розетување. Врзувањето на CIDR да CD36 може да се смета за богатството на овој обврзувачки фенотип меѓу паразит изолати.

(A страница составени од Hagai Ginsburg содржи детални фигури прикажува многу аспекти на домаќин-паразит интеракции, вклучувајќи: копчето состав и рецептор-лиганд интеракции, Pf EMP-1 структура и врзување особености, ендотелијална клеточна рецептори и розетување. Sherman et al (2003)  ги разгледа механизмите на цитодерентен).

Антигенска варијанта

Поврзување фенотипови
Домен рецептор CIDR CD36 DBL на rosetting DBL b ICAM-1 DBL g АДС

На кодирање на цитодерентен лиганд од страна на високо полиморфна ген семејството претставува парадокс со тоа, што рецептор/ лиганд интеракции се генерално се смета за високо специфични. Интересно, за избор на различни фенотипови cytoadherent резултира со Придружните промена во типот на површината антигенски (Бигс 1992). Слично на тоа, испитување на клонална паразит линии откри дека промените во вид на површината антигенски корелација со разлики во врзувањето на CD36 и ICAM1. На пример, на родителска линија (A4) се почитуваат подеднакво добро да CD36 и ICAM1, додека еден од А4 добиени клонови (C28) изложени забележително предност за CD36 (слика, модифицирани од Робертс 1992). Врзување на ICAM1 потоа се одбере повторно со поместување на инфицираните еритроцити на ICAM1. Сите три паразит клонови (A4, C28, C28-I) изложени различни антигенски типови како што е покажано од страна на аглутинација со хипер-имуни серуми.

Изразот на одредена PfEMP1 ќе резултира со паразит со посебен цитодерентен фенотип и ова исто така може да влијае на патогенезата и болест исход. На пример, се врзува за ICAM-1 обично се вмешани во церебралната патологија.Затоа, паразити изразување на PfEMP1 кој се врзува за ICAM1 може да биде поголема веројатност да предизвика церебрална маларија. Всушност, повисоко ниво на транскрипција на одредени var гени се наоѓаат во случаи на тешка маларија во споредба со некомплицирана маларија (Rottmann 2006). Слично на тоа, поголем процент на изолати кои се врзуваат до АДС се добиени од плацентата во однос на периферната циркулација на било бремени жени или деца (слика, модифицирани од Beeson 1999). Исто така, плацентарна маларија често е поврзана со повисоко ниво на транскрипција на одредена var ген кој се врзува  АДС (Дафи 2006). Овој феномен не е ограничена на плацентата во тоа што е доминантен израз на одредена var гени во различни ткива (слика, од  Монтгомери 2007). След работа потврдува дека различните варијанти на PfEMP1 имаат различни тропизми за различни ткива (Смит, 2014).

 

Во поново време се покажа дека посебна подгрупа на var гени се високо транскрибирани по избор на човечкиот мозок ендотелните клетки и дека истите овие различни подтипови се поврзани со церебрална маларија (Aird 2014; Cunnington 2013; Смит 2013). Ова ткиво специфичен израз на одредена var гени имплицира дека различни ткива се изборот на различни популации паразит врз основа на одредени PfEMP1 се изразени на површината на инфицираните еритроцити.

Иако секвестрација нуди многу предности за паразитот, изразот на антигени на површината на инфицираните еритроцити обезбедува цел за имунолошкиот систем на домаќинот. На паразит се спротивставува на имунолошкиот одговор на домаќинот со изразување на антигенски различни Pf EMP1 молекули на површината на еритроцитите. Ова им овозможува на паразит да се избегне расчистување на имунолошкиот систем на домаќинот, но сепак задржи цитодерентен фенотип. Ова антигенски префрлување може да се појави како често што е 2% на годишно производство во отсуство на имунолошкиот притисок (Робертс 1992). На молекуларен механизам на антигенска префрлување не е позната. Експериментални докази покажуваат дека механизмот не е поврзан со дупло транспонирање во специфичен израз поврзани со веб-сајтови кои се наоѓаат во трипанозоми Африка. Само еден ген var се изразува во исто време (на пример, алелни исклучување). На не-изрази гени се молчеше од страна на протеини кои се врзуваат за промотор регионот. Генот може да се активираат со позиционирање на одредена локација во јадрото и е поврзан со хроматскиот модификација. Овој израз на самото место може да се сместат само еден активен ген промотор. Така промотор var е доволно двете замолчување и моно-алелни транскрипција на PfEMP1 алел (Вос 2006; Guizetti 2013).

Hезиме

• На маларични паразит модифицира на еритроцитите, со извоз на протеини во клетка домаќин.
• Една таква промена е израз на Pf EMP1 на површината на еритроцитите кој функционира како cytoadherent лиганд.
• Врзувањето на овој лиганд за рецепторите на клетките на домаќинот ендотелни промовира секвестрација и овозможува инфицираните еритроцити за да се избегне слезината.
• Бројни Pf EMP1 гени (на пример, var ген семејство) обезбеди паразит со средства за да се движат на антиген изразени на површината на еритроцитите.
• Ова антигенски варијации, исто така, е во корелација со различни cytoadherent фенотипови.