정점 극성 고리에 의한 표피하 미세소관의 정점 고정 및 안정화는 모기의 Plasmodium ookinete 감염을 보장합니다.

Nature Communications 13권, 기사 번호: 7465(2022) 이 기사 인용

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많은 원생동물의 형태발생은 정점에 핵이 생성되고 정점 극성 고리(APR)에 의해 고정되는 표피하 미세소관(SPMT)을 포함하는 피질 세포골격의 극성 확립에 달려 있습니다. 말라리아 기생충 Plasmodium에서 APR은 모기 감염을 위한 ookinete를 포함하여 숙주 침입 단계에서 나타납니다. 지금까지 APR의 미세 구조와 분자 구성 요소뿐만 아니라 APR 매개 SPMT의 정점 위치 지정의 기본 메커니즘은 거의 알려져 있지 않습니다. 여기서 우리는 상단 링과 약 60개의 방사 스파인으로 구성된 전례 없는 APR 구조를 해결합니다. 우리는 APR 국소화 및 SPMT 결합 단백질 APR2를 보고합니다. APR2 중단은 ookinete 형태 형성과 활공 운동성을 손상시켜 모기의 Plasmodium 전염 실패로 이어집니다. APR2가 결핍된 오키네테스는 APR의 무결성 손상으로 인해 APR 및 SPMT의 정점 고정 결함이 나타납니다. 단백질 근접 라벨링을 사용하여 Plasmodium ookinete APR 프로테옴을 얻고 설명되지 않은 10개의 APR 단백질을 검증합니다. 그중 APRp2와 APRp4는 APR2와 직접 상호 작용하고 SPMT의 정점 고정을 중재합니다. 이 연구는 Plasmodium ookinete SPMT의 조직에서 APR의 분자 기반에 대해 밝힙니다.

말라리아는 Plasmodium 속의 단세포 끝복합체 원생동물에 의해 발생하는 전 세계적인 전염병으로, 2020년 전 세계적으로 약 627,000명의 사망자가 발생했으며, 이는 2019년에 비해 말라리아 사망자가 12% 증가한 것입니다1. 말라리아 기생충의 전염은 말라리아 기생충의 성공적인 감염과 발달에 달려 있습니다. 여성 Anopheles 모기 벡터입니다. 혈액 식사 후 모기 중장에 들어가면 gametocytes가 즉시 활성화되어 생식세포로 수정되어 접합체를 형성합니다. 12-24시간 이내에 구형 접합체는 "돌출-신장-성숙"이라는 놀라운 형태 형성을 거쳐 초승달 모양의 오키네테로 분화됩니다. 활공 운동성을 지닌 성숙한 오키네테스만이 모기 중장벽을 관통하여 기생충 전염을 위해 난포낭 내에서 수천 개의 포자소체가 발달하는 기저 루멘에 정착할 수 있습니다5,6.

Plasmodium ookinete와 두 개의 다른 침습성 "zoite" 단계(타액선 및 간세포 침입 포자소체 및 적혈구 침입 merozoite)는 양단복합체 유기체에 고유한 피질 펠리클을 보유합니다7,8. 외부에서 내부까지, 펠리클은 기생충 원형질막, 이중 막 소기관 내막 복합체(IMC), 정점 방사성 표피하 미세소관(SPMT) 층으로 구성되며, 이 두 층은 서로 밀접하게 연관되어 있으며 기생충7,8의 주변. 다양한 수의 SPMT는 오키네테스4,8,9,10,11,12에서 약 60개의 SPMT, 포자소체13에서 16개의 SPMT, 메로조이트14,15,16에서 1-4개의 SPMT 등 다양한 조이트 단계로 조립됩니다. Plasmodium에서 SPMT 어레이의 미세 구조에 대한 해명은 기존의 전자 또는 형광 현미경을 통한 이 컴팩트한 구조의 제한된 해상도로 인해 오랫동안 방해를 받아 왔습니다. 최근 Bertiaux 등은 우아한 미세구조 확장 현미경(U-ExM)을 적용하고 ookinetes14에서 전례 없는 해상도로 SPMT 어레이의 놀라운 셀 크기 돔형 배열을 관찰했습니다. Plasmodium에서 SPMT 어레이는 최소한 두 가지 필수 역할을 수행합니다. 하나는 기생충 형태 형성을 지원하는 비계로서 특이한 세포 모양을 유지하고 활공 및 침입 중에 기생충 강성을 제공합니다. 다른 하나는 기생충의 활공 및 침입을 위한 추정되는 정점 게이트웨이를 통해 단백질 분비가 이루어지는 정점 분비 소기관 도킹을 위한 플랫폼입니다. SPMT 세포골격은 기생충 형태 형성, 활공 및 침입에 기본이지만 정점 생물 발생, 펠리클 고정 및 기하학 조절에 대한 메커니즘은 거의 알려지지 않았습니다.

2) detected in both Tb-APR2/Tb-CytoI and Tb-ARA1/Tb-CytoII PL dataset. The top 10 hits were chosen for further analysis. h IFA of APR protein candidates (top 10 hits in g) expression in the ookinetes. Each candidate protein was C-terminally fused with a 6HA and episomally expressed in ookinetes of the ap2::gfp parasite. Scale bars: 5 μm. Two independently performed experiments with similar results./p>80%) were separated into 3 × 105 per tube containing 500 μL of PBS for one U-ExM experiment. Thereafter the U-ExM steps were performed as mentioned above. For visualizing the biotin-labeled structure, Alexa Fluor 488-conjugated streptavidin (SA-488, 1:1000) were used after the secondary antibodies staining procedure in the U-ExM./p>