Il sistema acto-miosinico in Trypanosoma brucei

Il citoscheletro di Actina è una parte importante delle cellule eucariotiche, inclusi i trypanosomi, che sono parassiti unicellulari. Questo sistema gioca ruoli fondamentali in diversi processi cellulari come il movimento dei materiali dentro la cellula, la divisione cellulare e il mantenimento della forma della cellula. La maggior parte degli studi si è concentrata su alcuni gruppi di eucarioti, in particolare animali e funghi, lasciando lacune nella nostra conoscenza di altri gruppi, specialmente quelli a ramificazione precoce. Recentemente, i ricercatori hanno scoperto che i trypanosomatidi, un gruppo di parassiti unicellulari, hanno un sistema actomiosinico, rendendoli uno degli eucarioti più diversi che mantengono ancora questa struttura.

Tra questi parassiti, Trypanosoma brucei è particolarmente adatto per studiare la biologia cellulare molecolare. Questo parassita può vivere nel sangue e in altri fluidi dei suoi ospiti mammiferi e ha sviluppato modi per sopravvivere in condizioni difficili. Un'importante adattamento di T. brucei è la sua capacità di eludere il sistema immunitario dell'ospite mammifero cambiando il suo rivestimento esterno, composto da proteine chiamate glicoproteine di superficie variabili (VSGs). Questo rivestimento è costituito da milioni di dimeri di VSG che nascondono altre proteine sulla superficie, impedendo di essere riconosciute dal sistema immunitario, prolungando così la sopravvivenza del parassita.

#La strategia di evasione immunitaria di T. brucei

T. brucei utilizza una strategia astuta per evitare di essere rilevato dal sistema immunitario dell'ospite. Le forme ematiche di T. brucei esprimono uno strato denso di VSGs. Queste glicoproteine ricoprono la superficie del parassita, rendendo difficile per il sistema immunitario dell'ospite riconoscere e attaccare le proteine di superficie invarianti sottostanti. Questo strato superficiale non solo nasconde le proteine invarianti, ma consente anche un rapido ricambio delle VSGs, aiutando il parassita a presentare continuamente nuove versioni di VSGs al sistema immunitario.

L'alta mobilità del rivestimento VSG, supportata da un'ancora lipidica specializzata, aumenta la velocità con cui gli anticorpi vengono rimossi dalla superficie del parassita. T. brucei si muove in un modo che crea forze sulla sua superficie. Queste forze aiutano a rimuovere i complessi anticorpo-VSG verso una parte della cellula dove possono essere assorbiti e distrutti. Questo processo è strettamente legato a quanto bene T. brucei riesca a mantenersi all'interno del suo ospite.

#La tasca flagellare e l’Endocitosi in T. brucei

Tutti i processi di movimento dei materiali dentro e fuori dalla cellula in T. brucei avvengono attraverso una zona specifica chiamata tasca flagellare, situata alla parte posteriore della cellula. Gli studi hanno dimostrato che le proteine di superficie di T. brucei vengono ricambiate molto rapidamente. Ad esempio, le VSGs possono essere internalizzate e raggiungere i lisosomi in appena un paio di minuti. Questo processo veloce è notevole, soprattutto considerando che solo una piccola area della cellula è responsabile di queste attività.

La tasca flagellare non è solo un hub per materiali in entrata e in uscita; è anche dove si trova l'intero sistema per riciclare le membrane. Le ricerche hanno dimostrato che questo sistema endosomico è piuttosto intricato, non diviso in compartimenti separati ma formando una rete connessa. All'interno di questa rete, diverse funzioni sono organizzate in aree specifiche associate a marcatori ben noti di vari tipi endosomici.

#Il sistema actomiosinico in T. brucei

T. brucei ha una versione ridotta del sistema actomiosinico, con solo un gene per l’actina e due geni per le miosine, a differenza di altri organismi che hanno sistemi ampi e complessi. Questa configurazione minima suggerisce che il sistema actomiosinico sia essenziale per funzioni non eseguite dal sistema di microtubuli più sviluppato.

Gli studi hanno indicato che la deplezione di actina porta a problemi significativi nella cellula, incluso il blocco della divisione cellulare e l'arresto dell'endocitosi, portando infine alla morte cellulare. Interessante notare che l’actina filamentosa in T. brucei non è stata facilmente visualizzata, suggerendo che potrebbe avere una vita molto breve e dinamica. Altre specie correlate hanno mostrato comportamenti simili, e sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere appieno la struttura e la funzione dell’actina in queste cellule.

#Caratterizzazione di TbMyo1 e TbMyo21

L'unico studio dettagliato sulle miosine di T. brucei ha caratterizzato una delle miosine, chiamata TbMyo1, che fa parte della famiglia delle miosine di classe I. Questa famiglia di miosine non forma facilmente strutture più grandi e svolge vari ruoli, dal mantenimento della tensione della membrana all'essere coinvolta nei processi di trasporto.

In T. brucei, si è scoperto che TbMyo1 si associa a vari marcatori endosomici, indicando il suo ruolo nel traffico dei materiali. La sua deplezione è stata collegata a problemi nell'assorbimento del carico e a cambiamenti nella struttura della tasca flagellare. Tuttavia, c'è ancora incertezza riguardo alla funzione precisa di TbMyo1: se agisce più come una fune o principalmente come un trasportatore.

La seconda Miosina, TbMyo21, appartiene a una classe unica e non è stata ben studiata in T. brucei. Mentre miosine simili in specie correlate sono state collegate a funzioni cruciali, il ruolo di TbMyo21 rimane poco chiaro e merita ulteriori indagini.

#Investigare il ruolo del sistema actomiosinico

La ricerca che utilizza varie tecniche di imaging ha mirato a caratterizzare entrambe le miosine in T. brucei e la loro associazione con il sistema endomembranoso. Stabilendo un nuovo metodo per visualizzare actina e miosina simultaneamente, gli studi suggeriscono che il sistema actomiosinico è coinvolto in processi che seguono l'assorbimento dei materiali e contribuiscono a mantenere le forme distinte delle strutture endosomiche.

#Localizzazione e funzione di TbMyo1

Per TbMyo1, circa metà della sua presenza è stata trovata nel citosol, mostrando una notevole natura attiva all'interno della cellula. Quando i ricercatori hanno testato la capacità di TbMyo1 di muovere filamenti di actina in condizioni di laboratorio, hanno scoperto che poteva farlo a una velocità relativamente alta, suggerendo che TbMyo1 potrebbe agire come un motore dinamico piuttosto che come una semplice fune.

#Il sistema endosomico e l’interazione di TbMyo1

Lavori precedenti hanno indicato che TbMyo1 era principalmente associato al percorso endosomico. Studi recenti hanno impiegato tecniche di microscopia avanzate per riesaminare queste affermazioni, concentrandosi sulla localizzazione di TbMyo1 nella cellula. I risultati di questi studi hanno dimostrato che TbMyo1 era principalmente presente nella regione posteriore della cellula, condividendo una prossimità ravvicinata con le strutture endosomiche ma mostrando poca sovrapposizione con i marcatori del percorso biosintetico.

Nonostante mostri una certa sovrapposizione con il carico endocitico, la correlazione tra TbMyo1 e questi marcatori era bassa. Questo suggerisce che, sebbene ci possa essere una prossimità spaziale, la loro relazione funzionale potrebbe differire significativamente. Ulteriori studi di microscopia elettronica hanno confermato che TbMyo1 è effettivamente strettamente associato alle membrane endosomiche.

#Metodologia CLEM e posizione di TbMyo1

Utilizzando un metodo chiamato microscopia correttiva luce-elettroni (CLEM), i ricercatori hanno ulteriormente esplorato la relazione tra TbMyo1 e il sistema che coinvolge endosomi e lisosomi. Questo lavoro ha rivelato che TbMyo1 risiede costantemente vicino alla membrana lisosomiale ma non si sovrappone direttamente con essa, indicando ancora una volta il suo ruolo in eventi post-endocitici piuttosto che nei processi di assorbimento iniziali.

#Visualizzazione dell’actina in T. brucei

Per studiare la funzione e la posizione dell’actina in T. brucei, gli scienziati hanno indotto l'espressione di una proteina fluorescente speciale che si lega all'actina. Questa nuova tecnica ha permesso ai ricercatori di osservare l'actina in cellule vive per la prima volta. I risultati hanno mostrato che l'actina si colocalizza fortemente con TbMyo1, suggerendo che questo sistema è dinamico e cruciale per i processi di trasporto intracellulare in T. brucei.

#Il ruolo dell’actina nel mantenimento dell’integrità della membrana

Infine, gli studi hanno esaminato come il sistema actomiosinico contribuisca a mantenere la struttura del sistema endosomico. Quando trattate con un farmaco che interrompe l'actina, le cellule hanno mostrato cambiamenti morfologici significativi e una disgregazione delle strutture endosomiche. Questo ha indicato che il sistema actomiosinico gioca un ruolo essenziale nel mantenere intatta l'architettura complessa della rete endosomica.

#Conclusione

Nonostante ricerche approfondite su vari aspetti della biologia di T. brucei, molto rimane da imparare sul suo sistema actomiosinico. Questo studio fa luce sulla natura dinamica e sui potenziali ruoli dell'actina e delle miosine all'interno del sistema endosomico. Andando avanti, è necessaria ulteriore indagine per comprendere come questi componenti interagiscono tra loro e contribuiscono alla sopravvivenza di T. brucei nei suoi ambienti ospiti.