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O Papel do PfSET10 em Parasitas da Malária Analisado

Novas pesquisas mostram o papel do PfSET10 em parasitas da malária.

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A malária é uma doença séria causada por parasitas minúsculos que pertencem a um grupo chamado Plasmodium. Todo ano, a malária afeta mais de 200 milhões de pessoas e leva a cerca de 600 mil mortes, com muitas dessas fatalidades acontecendo em crianças pequenas e mulheres grávidas na África Subsaariana. Dentre os cinco tipos de Plasmodium que podem infectar humanos, o Plasmodium Falciparum é o responsável pela maioria dos casos mais graves.

Como a Malária Infecta

Quando o parasita da malária entra na corrente sanguínea, ele se desenvolve e se multiplica dentro das células vermelhas do sangue (hemácias) em uma série de estágios. Primeiro, o parasita invade as hemácias e começa como uma forma chamada merozoítos. Depois, ele passa por várias etapas-primeiro como um anel, depois como um trofozoíto, e finalmente se multiplica para produzir muitos mais merozoítos que podem infectar novas hemácias. Esses ciclos de infecção são o que causam os sintomas e complicações associadas à malária.

Alguns dos parasitas vão se desenvolver em uma forma chamada Gametócitos, que são cruciais para transmitir a doença aos mosquitos. Os parasitas também podem causar infecções de longo prazo e em baixo nível em algumas pessoas que têm imunidade parcial.

O Papel do PfEMP1

Um dos fatores que fazem do P. falciparum especialmente perigoso é uma proteína conhecida como PfEMP1, que é encontrada na superfície das hemácias infectadas. O PfEMP1 pode mudar de forma, permitindo que o parasita navegue pelo sistema imunológico humano e continue a causar doença. Cada parasita da malária tem muitas versões diferentes do gene var, que controla a produção de PfEMP1. Essa variação genética permite que o parasita mude sua aparência para escapar da resposta imune.

As hemácias infectadas podem aderir às paredes dos vasos sanguíneos e ficar lá, evitando a remoção pelos órgãos do sistema imunológico. Essa habilidade contribui para os sintomas severos da malária, enquanto também permite que os parasitas persistam na corrente sanguínea por períodos mais longos.

Como a Variação Genética Funciona

A troca dos genes var é controlada por mecanismos complexos no DNA do parasita. Cada parasita tem um pool silencioso de genes var, com apenas um ativo de cada vez. Os genes var inativos são marcados por mudanças químicas específicas que impedem que eles sejam ativos. Durante cada ciclo de replicação, o parasita pode trocar qual gene var está ativo, permitindo que ele evite o sistema imunológico.

Pesquisas indicam que essa troca de genes não exige uma reorganização significativa do DNA. O parasita pode alterar qual gene var está ativo com base em vários sinais. Essa troca é essencial para a sobrevivência do parasita, permitindo que ele continue infectando novos hospedeiros.

A Importância de H3K9me3 e HP1

Os estados silencioso e ativo dos genes var estão associados a mudanças específicas na estrutura do DNA. Há marcas colocadas no DNA que indicam se um gene está ativo ou silencioso. A presença de certas proteínas e grupos químicos no DNA ajuda a manter esse equilíbrio. Por exemplo, certas proteínas como HP1 desempenham um papel crucial em manter alguns genes var desligados.

Além disso, enzimas estão envolvidas na modificação do DNA e das histonas, que são proteínas em torno das quais o DNA está envolto. Essas modificações são vitais para controlar se os genes podem ser expressos ou não. Quando modificações particulares estão presentes, elas podem ajudar a manter os genes var silenciosos ou permitir que sejam ativados quando necessário.

Investigando o PfSET10

Os pesquisadores se concentraram em uma proteína específica chamada PfSET10, que se suspeita desempenhar um papel no controle da expressão dos genes var. Alguns estudos sugeriram que o PfSET10 poderia ajudar a marcar certos genes para reativação nas futuras gerações de parasitas. No entanto, estudos recentes questionaram sua importância.

Para investigar mais a fundo, os pesquisadores usaram uma técnica que permite remover o PfSET10 dos parasitas e ver o que acontece. Eles criaram uma cepa especial de parasitas que poderia ter o gene PfSET10 desligado. Comparando parasitas normais com aqueles sem PfSET10, eles tentaram determinar seu papel.

Descobertas da Pesquisa

Os experimentos mostraram que o PfSET10 não é essencial para o crescimento e replicação dos parasitas da malária. Tanto cepas normais quanto cepas deficientes em PfSET10 cresceram em taxas semelhantes. Essa descoberta indica que outros fatores provavelmente compensam a ausência do PfSET10.

Além disso, quando os pesquisadores observaram como os parasitas trocavam entre diferentes genes var, não encontraram diferenças notáveis entre os parasitas sem PfSET10 e os normais. Isso significa que o PfSET10 não desempenha um papel crucial nesse processo de troca.

PfSET10 e o Desenvolvimento de Gametócitos

O estudo também analisou se o PfSET10 afetava o desenvolvimento de gametócitos, que são as formas do parasita que podem ser transmitidas aos mosquitos. A pesquisa descobriu que a ausência de PfSET10 não impactou a conversão dos parasitas da malária em gametócitos. Além disso, a ativação de gametas masculinos e femininos ocorreu sem problemas nos parasitas sem PfSET10.

Apesar de não ter impacto no crescimento e no desenvolvimento de gametócitos, os pesquisadores notaram que o PfSET10 apresentava expressão específica feminina em estágios mais avançados do desenvolvimento de gametócitos. Isso sugere que pode haver um papel desconhecido para o PfSET10 nos gametócitos femininos, mesmo que não seja crítico.

Conclusão

Resumindo, estudos recentes esclareceram o papel do PfSET10 nos parasitas da malária. Parece que o PfSET10 não é necessário para o crescimento, replicação ou troca de genes do P. falciparum. Enquanto ele mostra alguns padrões de expressão únicos em gametócitos, sua função geral ainda é incerta. Pesquisas continuadas podem revelar detalhes adicionais sobre como os parasitas da malária se adaptam e sobrevivem, e o papel do PfSET10 nesses processos.

Entender esses mecanismos é vital para desenvolver novos tratamentos ou vacinas contra a malária, que continua a ser um grande desafio de saúde global.

Fonte original

Título: The Plasmodium falciparum histone methyltransferase PfSET10 is dispensable for the regulation of antigenic variation and gene expression in blood stage parasites

Resumo: The malaria parasite Plasmodium falciparum employs antigenic variation of the virulence factor P. falciparum erythrocyte membrane protein 1 (PfEMP1) to escape adaptive immune responses during blood infection. Antigenic variation of PfEMP1 occurs through epigenetic switches in the mutually exclusive expression of individual members of the multi-copy var gene family. var genes are located in perinuclear clusters of transcriptionally inactive heterochromatin. Singular var gene activation is linked to locus repositioning into a dedicated zone at the nuclear periphery and deposition of histone 3 lysine 4 di-/trimethylation (H3K4me2/3) and H3K9 acetylation marks in the promoter region. While previous work identified the putative H3K4-specific methyltransferase PfSET10 as an essential enzyme and positive regulator of var gene expression, a recent study reported conflicting data. Here, we used iterative genome editing to engineer a conditional PfSET10 knockout line tailored to study the function of PfSET10 in var gene regulation. We demonstrate that PfSET10 is not required for mutually exclusive var gene expression and switching. We also show that PfSET10 is dispensable not only for asexual parasite proliferation but also for sexual conversion and gametocyte differentiation. Furthermore, comparative RNA-seq experiments revealed that PfSET10 plays no obvious role in regulating gene expression during asexual parasite development and gametocytogenesis. Interestingly, however, PfSET10 shows different subnuclear localization patterns in asexual and sexual stage parasites and female-specific expression in mature gametocytes. In summary, our work confirms in detail that PfSET10 is not involved in regulating var gene expression and not required for blood stage parasite viability, indicating PfSET10 may be important for life cycle progression in the mosquito vector or during liver stage development.

Autores: Till S Voss, M. Wyss, A. Kanyal, I. Niederwieser, R. Bartfai

Última atualização: 2024-06-25 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.25.600636

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.25.600636.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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