Malariaparasit pakker genetisk materiale til rejse fra myg til mennesker

Parasitten, der forårsager malaria, har ikke en, men to, specialiserede proteiner, der beskytter dets budbringer-RNA'er - genetisk materiale, der koder for proteiner - indtil parasitten tager ophold i en ny myg eller en menneskelig vært. En ny undersøgelse foretaget af forskere ved Penn State beskriver de to proteiner og afslører en yderligere rolle, som man kan spille for at lette RNA-baserede interaktioner mellem parasitten, dens myggevektor, og dens menneskelige vært. Undersøgelsen udkommer 10. januar, 2018, i journalen mSphere .

"Forståelse af malariaparasitten og hvordan den interagerer med dens vært kan give indsigt, der kan hjælpe med at forhindre spredningen af ​​denne ofte dødelige sygdom, " sagde Scott Lindner, assisterende professor i biokemi og molekylærbiologi ved Penn State og seniorforfatter af undersøgelsen. "Malariaparasitten har en kompleks livscyklus, der inkluderer faser i myggevektoren, den menneskelige lever, og i menneskeblod. I øvrigt, parasitten har ingen idé om, hvornår den vil blive overført fra en myg til en menneskelig vært og tilbage, så den skal altid være klar til at blive overført. Den forbereder sig på dette ved at lave og pakke de mRNA'er, som den i sidste ende skal bruge til at lave proteiner inde i sin nye vært eller en ny myg."

Under denne proces, kaldet translationel undertrykkelse, særlige proteiner binder til mRNA'er og forhindrer dem i at blive oversat til protein. Et involveret protein binder til mRNA'ets poly(A)-hale - en gentagen streng af As- eller adenosinmolekyler tilføjet til enden af ​​de fleste mRNA-strenge. Dette hjælper med at danne et kompleks af proteiner og RNA, der er dæmpet, men klar til handling efter parasitten er overført til værten. De fleste encellede organismer har én type af dette poly(A)-bindende protein, mens flercellede organismer har to. I dette studie, forskerne karakteriserer to typer poly(A)-bindende proteiner i den encellede Plasmodium-parasit, som begge bidrager til translationel regulering.

"Vi vidste fra vores laboratoriums tidligere arbejde, at Plasmodium havde en type poly(A)-bindende protein, der fungerer uden for cellens kerne, " sagde Allen Minns, forskningstekniker ved Penn State og første forfatter af papiret. "Dette protein binder og beskytter poly(A)-halen i den ene ende af en mRNA-streng. I denne undersøgelse, vi brugte biokemiske tilgange til yderligere at karakterisere dette protein, og fandt ud af, at den også har et specialiseret arbejde med at modtage mRNA'er. Det danner kæder uden tilstedeværelse af RNA, hvilket potentielt gør det muligt for store samlinger af proteinet hurtigt at beskytte hele længden af ​​poly(A) halen."

Forskerne identificerede og karakteriserede også en anden type poly(A)-bindende protein, der fungerer inde i parasittens kerne under blodstadierne af dens livscyklus. I multicellulære organismer, dette andet poly(A)-bindende protein udfører normalt en kvalitetskontrol, før mRNA forlader kernen, bekræfter, at mRNA'et er konstrueret korrekt. Disse kvalitetskontrolproteiner videregiver derefter mRNA-strengen til andre proteiner uden for kernen, som dirigerer mRNA'et til at blive translateret eller at blive pakket til senere brug gennem translationel repression.

Ud over en vigtig rolle i translationel regulering inde i cellen, forskerne opdagede også, at det ikke-nukleære poly(A)-bindende protein kan spille en overraskende rolle uden for cellen.

"Når parasitten tager form af en sporozoit i myggen, vi ser faktisk ikke det store flertal af det ikke-nukleære poly(A)-bindende protein inde i cellen, hvor vi forventede det - hvor det ville interagere med mRNA'er produceret af parasitten, sagde Lindner. I stedet, proteinet akkumuleres ved overfladen af ​​sporozoiten og udskilles, når parasitten bevæger sig. Vi ser ikke dette ske i andre livsstadier af parasitten, og dette er nu det tredje RNA-bindende protein fundet på overfladen af ​​sporozoiten. Parasitten sætter disse RNA-bindende proteiner derude på sin overflade af en grund; det nye og spændende spørgsmål er hvorfor."

Forskerne spekulerer i, at de poly(A)-bindende proteiner på sporozoitoverfladen tillader parasitten at interagere med RNA fra kilder uden for parasitten og dermed kan give parasitten mulighed for at interagere med myggen eller værten gennem deres RNA.

"Denne undersøgelse tyder på, at parasittens interaktion med udefrakommende RNA sandsynligvis er meget mere udbredt, end vi troede, det var, " sagde Lindner. "Det er muligt, at denne form for interaktion i sidste ende kan give et nyt mål for interventionsstrategier, men det første skridt er at forstå, hvorfor malariaparasitten har disse poly(A)-bindende proteiner på sporozoitoverfladen."