Plasmodium agente etiológico da malaria: invasão e sequestramento Curso “Biologia Molecular e Bioquímica de proteínas alvo a drogas do parasita da malaria humana Plasmodium falciparum” Plasmodium agente etiológico da malaria: invasão e sequestramento Professores: Carsten Wrenger e Gerhard Wunderlich São Paulo, 2012

Parasitismo “παράσιτος” (parásîtos): “aquele que come ao lado de outro” Obtenção de alimento e/ou Proteção Sinergia vital O Modificações adaptativas SIMBIOSE Mutualismo Comensalismo Parasitismo

Modificações adaptativas SUCESSO Adaptações Morfológicas Adaptações Biológicas: 1. capacidade reprodutiva 2. tipos de reprodução 3. resistência ao sistema imune do hospedeiro 2 3 1 Figura 1: Ciclo de vida do parasita etiológico da malária. Fonte: Greenwood et. al., 2008.

Morfologia da forma invasiva Figura 2: Representação de um merozoíto. Fonte: Invasion of Red Blood Cells by Malaria Parasites. (Cowman e Brendan, 2006)

Invasão Vacúolo parasitóforo Micrômeros Roptrias Grânulos densos Núcleo Roptrias Grânulos densos Membrana Micrômeros O ponto principal da invasão é a ligação entre receptores do parasita e ligantes dos eritrocitos. Figura 3: Representação da invasão por merozoíto. Fonte:Invasion of Red Blood Cells by Malaria Parasites. (Cowman e Brendan, 2006)

Invasão Orientação da extremidade apical do merozoíto para a membrana do eritrócito; Glycosylphosphatidylinositol (GPI): MSP-1 MSP-2 MSP-4 MSP-5 MSP-10 Pf12 Pf 38 Pf92 Pf113

Invasão Fixação da extremidade apical formando uma junção apertada 2

Ligantes Plasmodium falciparum Rh (PfRh): genes: PfRh1, PfRh2a, PfRh2b, PfRh3, PfRh4, PfRh5 Erythrocyte Binding-like (EBL): genes: EBA 175, EBA 140, EBA 180 EBA 175 EBA 181 EBA 140 Região II N- terminal C- terminal PfRh2a PfRh2b PfRh4

Ligantes GENES CARACTERISTICAS PfRh1 Ligação ao eritrócito pelo N- terminal por ácido siálico dependente . PfRh2a Partilham regiões em 80% , diferindo no C- terminal PfRh2b PfRh3 Pseudogene PfRh4 Ligação ao eritrócito por ácido siálico independente . PfRh5 Membro atípico da família; muito pequeno e não possui região transmembrana. Se liga ao eritrocito por ácido siálico independente . EBA 175 Se liga a glicoforina A por interação ácido siálico dependente. EBA 140 Se liga a glicoforina C por interação ácido siálico dependente. EBA 181 Se liga a proteina 4.1 por interação ácido siálico independente.

Interação entre ligante e receptor Regiões ricas em cisteinas F1 Região II F2 Figura 4: Ligação entre EBA-175 do Plasmodium e entre p receptor GpA do eritrocito. Fonte: “Structural Basis for the EBA-175 Erythrocyte Invasion Pathway of the Malaria Parasite Plasmodium falciparum. “Tolia et.al., 2005.

Invasão Pocesso de internalização 3

Motilidade Motor actina-miosina EBA 175 Actina GAP50 e GAP45 GpA TRAP MTIP Aldolase

Invasão Formação do vacúolo parasitóforo e SEQUESTRO 4

Modificações adaptativas SUCESSO Adaptações Biológicas: 1. capacidade reprodutiva 2. tipos de reprodução 3. resistência ao sistema imune do hospedeiro 2 3 1 Figura 1: Ciclo de vida do parasita etiológico da malária. Fonte: Greenwood et. al., 2008.

Proteínas de superfície Absorção de nutrientes e citoaderência Parasita Fissuras de Maurer’s (gene sbp1 (skeleton-binding protein 1)) PfEMP1 (P. falciparum erythrocyte membrane protein 1) NPP (new permeability pathways)

Sequestro de eritrócitos PfEMP1 KAHRP (histidine- rich protein ) Knob Adesão celular CD36 – ligante na microcirculação de orgãos distintos ICAM-1 – ligante no cérebro CSA – ligante na placenta

Conclusões Parasitismo é um tipo de simbiose. Quando não sofre morte, modificações adaptativas são realizadas. A invasão é processo rápido e eficiente. Roptrias, micronemas e grânulos densos são organelas envolvidas no processo de invasão. Passos da invasão: Orientação da extremidade apical do merozoíto para a membrana do eritrócito; Fixação da extremidade apical formando uma junção apertada Internalização Formação do vacúolo parasitóforo e SEQUESTRO Exportação de proteínas para superfície eritrocítica. NPP e PfEMP1 responsáveis, respectivamente, pela absorção de nutrientes e citoaderencia

Referências Bibliograficas Cowman, A. F. and B. S. Crabb (2006). "Invasion of red blood cells by malaria parasites." Cell 124(4): 755-66. Greenwood BM, Fidock DA, Kyle DE, Kappe SH, Alonso PL, Collins FH, Duffy PE. Malaria: progress, perils, and prospects for eradication. J Clin Invest 118(4):1266-76. (2008). Lopaticki, S., A. G. Maier, et al. "Reticulocyte and erythrocyte binding-like proteins function cooperatively in invasion of human erythrocytes by malaria parasites." Infect Immun 79(3): 1107-17. Tolia, N. H., E. J. Enemark, et al. (2005). "Structural basis for the EBA-175 erythrocyte invasion pathway of the malaria parasite Plasmodium falciparum." Cell 122(2): 183-93.