頂端の極性リングによる頂端の固定と膜下微小管の安定化により、蚊におけるPlasmodium ookinete感染が確実になります

Nature Communications volume 13、記事番号: 7465 (2022) この記事を引用

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多くの原生動物の形態形成は、頂端に核が形成され、頂端極性リング（APR）によって固定されている膜下微小管（SPMT）を含む皮質細胞骨格の極性化された確立に依存しています。 マラリア原虫である Plasmodium では、APR は蚊感染のためのオキネットを含む宿主侵入段階で出現します。 これまでのところ、APR の微細構造と分子成分、および APR を介した SPMT の頂端位置決めの基礎となる機構はほとんどわかっていません。 ここでは、トップ リングと約 60 個の放射スパインで構成される前例のない APR 構造を解決します。 我々は、APR 局在化および SPMT 結合タンパク質 APR2 を報告します。 APR2 の破壊は、オキネテの形態形成と滑走運動性を損ない、蚊におけるマラリア原虫の伝達障害を引き起こします。 APR2欠損オーキンテは、APRの完全性が損なわれているため、APRおよびSPMTの頂端固定に欠陥がある。 タンパク質近接標識を使用して、Plasmodium ookinete APR プロテオームを取得し、10 個の未記載の APR タンパク質を検証します。 それらのうち、APRp2 と APRp4 は APR2 と直接相互作用し、SPMT の頂端固定も仲介します。 この研究は、Plasmodium ookinete SPMT の組織における APR の分子基盤に光を当てます。

マラリアは依然としてプラスモディウム属の単細胞アピコンプレックス原虫によって引き起こされる世界的な感染症であり、その結果、2020 年には世界で推定 62 万 7,000 人が死亡し、マラリアによる死亡者数は 2019 年に比べて 12% 増加しました 1。 マラリア原虫の伝播は、マラリア原虫の感染と発生の成功にかかっています。メスのハマダラカ蚊のベクター。 吸血後に蚊の中腸に入ると、生殖母細胞はすぐに活性化されて配偶子となり、受精して接合子を形成します。 12 ～ 24 時間以内に、球形の接合子は「突出 - 伸長 - 成熟」という顕著な形態形成を経て、三日月形のオーキン体に分化します 2,3,4。 滑走運動性を持つ成熟したオーキンテだけが蚊の中腸壁を突き抜けて基底腔に定着することができ、そこで数千のスポロゾイトがオーシスト内で寄生虫の伝播のために発達します5,6。

Plasmodium ookinete は、他の 2 つの侵入性「ゾイト」段階 (唾液腺および肝細胞に侵入するスポロゾイトと赤血球に侵入するメロゾイト) と同様に、アピコンプレクサ類の生物に特有の皮質薄膜を持っています 7,8。 ペリクルは、外側から内側に向​​かって、寄生細胞膜、二重膜細胞小器官内膜複合体 (IMC)、および頂端に放射する膜下微小管 (SPMT) の層で構成されており、これらはいずれも互いに密接に関連しており、膜に沿って広がっています。寄生虫の周囲7,8。 さまざまな数の SPMT がさまざまなゾイト段階で組み立てられます。オキネテスでは約 60 個の SPMT 4、8、9、10、11、12、スポロゾイトでは 16 個の SPMT、メロゾイトでは 1 ～ 4 個の SPMT 14、15、16 です。 従来の電子顕微鏡または蛍光顕微鏡によるこのコンパクトな構造の解像度が限られているため、マラリア原虫の SPMT アレイの微細構造の解明は長い間妨げられてきました。 最近、Bertiaux らは、エレガントな超微細構造拡大顕微鏡法 (U-ExM) を適用し、オーキンテスにおいて SPMT アレイの驚くべき細胞サイズのドーム状の配置を前例のない解像度で観察しました 14。 Plasmodium では、SPMT アレイは少なくとも 2 つの重要な役割を果たします。 1 つは寄生虫の形態形成をサポートする足場として機能し 4,17、異常な細胞形状を維持し 13、滑走中や侵入中に寄生虫の剛性を提供します 18。 もう 1 つは、頂端分泌細胞小器官をドッキングするためのプラットフォームとして機能し 17、そのタンパク質分泌は、寄生虫の滑走と侵入のための推定上の頂端ゲートウェイを介して行われます。 SPMT 細胞骨格は寄生虫の形態形成、滑走、侵入の基本である一方で、その頂端の生合成、薄膜の固定、および幾何学的調節の機構はほとんど不明のままです。