Parazitul malariei își sporește potențialul de transmitere în condiții de stres
Un studiu condus de Institutul de Sănătate Globală din Barcelona identifică mecanismul molecular prin care parazitul malariei detectează schimbările din mediul gazdă și răspunde prin creșterea producției de forme sexuale transmisibile către țânțari. Rezultatele, publicate în Nature Microbiology, răspund uneia dintre cele mai importante întrebări rămase fără răspuns în cercetarea malariei timp de decenii.
În timpul infecției în sângele uman, parazitul Plasmodium falciparum se confruntă cu două cerințe simultane: pe de o parte, trebuie să se multiplice pentru a susține infecția; pe de altă parte, o parte dintre paraziți trebuie să se transforme în forme sexuale numite gametocite, pentru a fi transmise altor persoane prin intermediul țânțarilor. Alegerea între multiplicare și transformarea în gametocite este decizia cheie din ciclul de viață al parazitului responsabil pentru majoritatea cazurilor severe de malarie.
Se știa de mult timp că parazitul poate detecta modificări ale mediului gazdă, precum febra sau lipsa anumitor nutrienți, și își ajustează producția de gametocite în consecință: atunci când condițiile devin nefavorabile, este avantajos pentru parazit să investească mai multe resurse în transmiterea către un țânțar care să infecteze o altă gazdă umană.
În ultimii ani, cercetătorii au identificat regulatori precum gdv1 și ap2-g, care joacă un rol central în inițierea formării gametocitelor. De asemenea, se știa că stresul pentru parazit, cum ar fi limitarea nutrienților, favorizează producția de gametocite, însă mecanismul molecular care declanșează acest răspuns rămânea necunoscut.
Pentru a-l descoperi, echipa de cercetare a combinat genomică, epigenomică, transcriptomică, proteomică și inginerie genetică. Paraziții au fost expuși separat la trei condiții de stres: limitarea nutrienților, tratamentul cu medicamentul antimalaric DHA și simularea unui episod de febră. Cercetătorii au analizat apoi ce gene au fost activate, ce proteine au crescut în abundență și cum s-a modificat organizarea cromatinei, structura care reglează accesul la ADN. Aceleași experimente au fost realizate și pe paraziți la care regulatorii implicați în acest proces fuseseră modificați genetic.
„Toți cei trei stimuli au activat aceeași cale de reglare. Toți au declanșat modificări similare în genele gdv1 și ap2-g”, explică Elisabet Tintó, cercetătoare la ISGlobal și prima autoare a studiului.
Studiul arată că răspunsul la stres nu implică simpla activare a genelor, ci și reorganizarea heterocromatinei, o formă de ambalare a ADN-ului care menține anumite gene silențioase. Sistemul include și un mecanism de control propriu. Odată activat, GDV1 declanșează transformarea în gametocite și, simultan, induce producția de gdv1-as, o moleculă de ARN care reprimă activitatea gdv1. Această buclă de reglare inversă funcționează ca un sistem de frânare: permite un răspuns rapid la stres, împiedicând însă menținerea activă a expresiei GDV1 mai mult timp decât este necesar, ceea ce ar putea fi letal pentru parazit.
Studiul relevă de asemenea că AP2-HS, o proteină care reglează expresia genelor, acționează ca un centru de control care permite parazitului să răspundă la diferite tipuri de stres. Rolul său este crucial: atunci când detectează condiții de stres, AP2-HS activează expresia GDV1, declanșând astfel producția de gametocite. În același timp, AP2-HS activează și alte mecanisme de supraviețuire la stres, ceea ce evidențiază această genă ca factor cheie în rezistența paraziților malariei.
„Când am șters gena ap2-hs, paraziții au pierdut complet capacitatea de a se transforma în gametocite, chiar și în condiții de stres precum febra, tratamentul cu DHA sau limitarea nutrienților. Mai mult, puținele gametocite care au început să se dezvolte nu au reușit să devină viabile”, explică Tintó.
„Această lucrare ajută la răspunsul unei întrebări rămase nerezolvate timp de ani de zile: cum își adaptează parazitul ciclul de viață la un mediu în schimbare și produce formele transmisibile esențiale pentru supraviețuirea sa la nivel de populație”, spune Alfred Cortés, cercetător ICREA la ISGlobal și coordonatorul studiului.
