Parazitul Toxoplasma își remodelează celula gazdă pentru a-și facilita invazia
Un studiu realizat de cercetători de la Whitehead Institute arată că parazitul Toxoplasma gondii nu se limitează să recunoască o poartă de intrare deja existentă în celula gazdă, ci contribuie activ la crearea condițiilor pentru propria pătrundere. Echipa condusă de Sebastian Lourido, membru al institutului și profesor asociat de biologie la MIT, a descoperit că parazitul reorganizează proteinele acoperite cu zaharuri de pe suprafața celulei gazdă, formând zone specializate ale membranei care depind de colesterol și care ajută la declanșarea mecanismului de invazie.
„Celula gazdă, departe de a fi o entitate pasivă și statică în acest proces, are de fapt suprafața remodelată de parazit pentru a obține condițiile potrivite de intrare”, a declarat Lourido. Studiul, condus de primul autor Dylan Valleau, a fost publicat în The EMBO Journal.
Toxoplasma gondii este parazitul unicelular care provoacă toxoplasmoza și face parte din grupul apicomplexanilor, din care fac parte și Plasmodium, responsabil de malarie, și Cryptosporidium. Acești paraziți trebuie să invadeze celulele gazdă pentru a supraviețui și a se reproduce, iar Toxoplasma finalizează întregul proces de invazie în mai puțin de un minut.
O etapă cheie în trecerea de la contact la invazie este eliberarea conținutului unor organite specializate numite roptrii. În momentul potrivit, parazitul își descarcă conținutul în celula gazdă, inclusiv proteine care manipulează celula și ajută la stabilirea receptorilor folosiți pentru intrare.
În loc să caute alte gene parazitare implicate în invazie, cercetătorii au abordat întrebarea din perspectiva celulei gazdă. Au perturbat sistematic gene din celule de mamifer și au verificat care sunt necesare pentru ca Toxoplasma să își descarce roptriile. Ecranul s-a concentrat specific pe descărcarea roptriilor, nu pe procesele mai largi de invazie și replicare.
Două căi au ieșit în evidență: N-glicozilarea, prin care zaharuri complexe numite glicani sunt atașate de proteinele de la suprafața celulei, și producția de colesterol. La început, colesterolul și glicozilarea păreau indicii separate, dar pe măsură ce cercetătorii le-au urmărit, căile au convergit.
Echipa a identificat trei proteine ale Toxoplasma, cunoscute colectiv sub numele de complexul MIC1/4/6, care recunosc anumiți glicani de pe suprafața celulei gazdă. Proteinele parazitului par să adune laolaltă proteinele glicozilate ale gazdei, iar colesterolul ajută la realizarea acestei reorganizări. Rezultatul este o regiune specializată, sau microdomeniu, în membrana gazdă, care conține caracteristicile moleculare necesare pentru descărcarea roptriilor.
Când cercetătorii au interferat cu formarea acestui microdomeniu — prin eliminarea colesterolului din celula gazdă, perturbarea căilor de glicozilare relevante sau împiedicarea capacității parazitului de a recunoaște zaharurile — descărcarea roptriilor a scăzut, iar invazia a fost afectată.
Descoperirile ar putea explica și de ce Toxoplasma nu își declanșează prematur mecanismul de invazie ori de câte ori întâlnește aceste zaharuri comune. Glicanii sunt abundenți în jurul celulelor, iar reacția la un singur zahar ar putea declanșa descărcarea roptriilor la momentul nepotrivit. Necesitatea ca parazitul să grupeze mai întâi proteinele glicozilate ar putea oferi un semnal mai fiabil că a stabilit contactul strâns cu membrana celulei gazdă.
Această strategie ar putea explica și gama largă de celule gazdă potențiale ale Toxoplasma. Zaharurile recunoscute de complexul MIC1/4/6 sunt răspândite în țesuturile de mamifer, iar complexul poate recunoaște mai mult de un tip de glican.
Cercetătorii au demonstrat de asemenea că această interacțiune poate fi perturbată. Adăugarea de zaharuri libere care au concurat cu glicanii de pe suprafața celulei gazdă a inhibat descărcarea roptriilor. Deși zaharurile folosite în experimente nu sunt medicamente potențiale, rezultatele oferă o dovadă de principiu că interferarea cu această interfață gazdă-parazit poate perturba invazia.
Descoperirile s-ar putea extinde dincolo de Toxoplasma. Studiul sugerează că parazitul exploatează unele dintre aceleași caracteristici fundamentale ale membranelor celulelor gazdă folosite de anumite virusuri, indicând vulnerabilități celulare comune pe care diferiți agenți patogeni le-ar putea exploata.
Deocamdată, lucrarea schimbă imaginea rolului celulei gazdă în invazia Toxoplasma. În loc să fie o suprafață pasivă care așteaptă ca parazitul să găsească receptorul potrivit, membrana gazdă este reorganizată și remodelată activ de către invadator. Adunând moleculele gazdă în aranjamentul potrivit, Toxoplasma pare să își creeze semnalul de care are nevoie pentru a se angaja în invazie.
