Poiché il parassita della malaria Plasmodium non può prevedere quando può essere trasmesso da una zanzara a un mammifero ospite, utilizza proteine specializzate che legano il poli(A) per confezionare e proteggere il suo materiale genetico per l'uso dopo la trasmissione. Credito:Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie
Il parassita che causa la malaria non ne ha uno, ma due, proteine specializzate che proteggono i suoi RNA messaggeri, materiale genetico che codifica per proteine, fino a quando il parassita non si stabilisce in una nuova zanzara o in un ospite umano. Un nuovo studio dei ricercatori della Penn State descrive le due proteine e rivela un ruolo aggiuntivo che si può svolgere per facilitare le interazioni a base di RNA tra il parassita, il suo vettore di zanzara, e il suo ospite umano. Lo studio appare il 10 gennaio 2018, nel diario mSphere .
"Comprendere il parassita della malaria e come interagisce con il suo ospite può fornire spunti che potrebbero aiutare a prevenire la diffusione di questa malattia spesso fatale, " ha detto Scott Lindner, assistente professore di biochimica e biologia molecolare alla Penn State e autore senior dello studio. "Il parassita della malaria ha un ciclo vitale complesso che include fasi nel vettore della zanzara, il fegato umano, e nel sangue umano. Inoltre, il parassita non ha idea di quando verrà trasmesso da una zanzara a un ospite umano e viceversa, quindi deve essere sempre pronto per essere trasmesso. Si prepara a questo creando e impacchettando gli mRNA di cui avrà bisogno per produrre proteine all'interno del suo nuovo ospite o di una nuova zanzara".
Durante questo processo, chiamata repressione traslazionale, proteine speciali si legano agli mRNA e ne impediscono la traduzione in proteine. Una proteina coinvolta si lega alla coda di poli(A) dell'mRNA, una sequenza ripetuta di molecole di As o di adenosina aggiunta all'estremità della maggior parte dei filamenti di mRNA. Questo aiuta a formare un complesso di proteine e RNA che viene messo a tacere ma pronto per l'azione dopo che il parassita è stato trasmesso all'ospite. La maggior parte degli organismi unicellulari ha un tipo di questa proteina legante la poli(A), mentre gli organismi multicellulari ne hanno due. In questo studio, i ricercatori caratterizzano due tipi di proteine leganti il poli(A) nel parassita unicellulare Plasmodium, entrambi i quali contribuiscono alla regolazione traslazionale.
"Sapevamo dal lavoro precedente del nostro laboratorio che Plasmodium aveva un tipo di proteina legante la poli(A) che funziona al di fuori del nucleo della cellula, " ha detto Allen Minns, tecnico di ricerca presso Penn State e primo autore dell'articolo. "Questa proteina lega e protegge la coda di poli(A) a un'estremità di un filamento di mRNA. In questo studio, abbiamo usato approcci biochimici per caratterizzare ulteriormente questa proteina, e ha scoperto che ha anche un lavoro specializzato nel ricevere mRNA. Forma catene senza la presenza di RNA, che potenzialmente consente a grandi assemblaggi della proteina di proteggere rapidamente l'intera lunghezza della coda di poli(A)".
Lo sporozoite della malaria, etichettato con colorante fluorescente in questa immagine, contiene la forma non nucleare di una proteina legante la poli(A) sulla sua superficie. Il ruolo inaspettato di questa proteina sulla forma infettiva del parassita della malaria non è ancora chiaro, ma potrebbe fornire un'opportunità al parassita di interagire con il suo vettore zanzara o il suo ospite umano attraverso l'RNA. Credito:Penn State
I ricercatori hanno anche identificato e caratterizzato un secondo tipo di proteina legante la poli(A) che funziona all'interno del nucleo del parassita durante le fasi ematiche del suo ciclo vitale. Negli organismi pluricellulari, questa seconda proteina legante il poli(A) di solito esegue un controllo di qualità prima che l'mRNA esca dal nucleo, confermando che l'mRNA è costruito correttamente. Queste proteine di controllo della qualità poi passano il filamento di mRNA ad altre proteine al di fuori del nucleo, che indirizzano l'mRNA da tradurre o da impacchettare per un uso successivo attraverso la repressione traduzionale.
Oltre ad un ruolo importante nella regolazione traduzionale all'interno della cellula, i ricercatori hanno anche scoperto che la proteina legante la poli(A) non nucleare può svolgere un ruolo sorprendente al di fuori della cellula.
"Quando il parassita assume la forma di uno sporozoite nella zanzara, in realtà non vediamo la stragrande maggioranza della proteina legante la poli(A) non nucleare all'interno della cellula dove ci aspettavamo che fosse, dove interagirebbe con gli mRNA prodotti dal parassita, " disse Lindner. "Invece, la proteina si accumula sulla superficie dello sporozoite e viene rilasciata quando il parassita si muove. Non vediamo che questo accada in altre fasi della vita del parassita, e questa è ora la terza proteina legante l'RNA trovata sulla superficie dello sporozoite. Il parassita sta emettendo queste proteine leganti l'RNA sulla sua superficie per un motivo; la nuova ed eccitante domanda è perché."
I ricercatori ipotizzano che le proteine che legano il poli(A) sulla superficie dello sporozoite consentano al parassita di interagire con l'RNA da fonti esterne al parassita e potrebbero quindi fornire un'opportunità al parassita di interagire con la zanzara o l'ospite attraverso il loro RNA.
"Questo studio suggerisce che l'interazione del parassita con l'RNA esterno è probabilmente molto più pervasiva di quanto pensassimo, " ha affermato Lindner. "È possibile che questo tipo di interazione possa eventualmente fornire un nuovo obiettivo per le strategie di intervento, ma il primo passo è capire perché il parassita della malaria ha queste proteine che legano il poli(A) sulla superficie dello sporozoite".
