Индукция на апоптоза при маларийни паразити - Институт по хранителни науки
През последните няколко години стана възможно да се покажат предизвиканите от стреса апоптотични и свързани с апоптозата процеси в едноклетъчни организми, включително паразити като плазмодий и лайшмания. Plasmodium falciparum като причина за тропическа малария е отговорен за смъртта на 800 000 души всяка година и представлява изключително интересна цел в съвременните изследвания на апоптозата.Предполага се, че паразитът регулира клетъчната си плътност в човешката кръв чрез апоптотични процеси. Следователно, подробното разбиране на пътищата за предаване на апоптотичен сигнал в паразита и тяхното индуциране от външни импулси е обещаващ подход към контролираната индукция на клетъчна смърт. Планираните разследвания ще продължат да подобряват познанията ни за взаимодействията паразит-гостоприемник и развитието на апоптотичните каскади.
Научен фокус на нашата група е редокс и енергийният метаболизъм на маларийните паразити и техните клетки гостоприемници, за които използваме методи на молекулярна биология, протеинова биохимия и (на базата на структурата) разработване на лекарства. През последните няколко години изследвахме апоптотични маркери на мезозоитни стадии на P. falciparum in vitro. Тъй като плазмодиумът е вътреклетъчен паразит, този подход е методологично предизвикателен. Като външни причини идентифицирахме H2O2, индуцирани от човешката апоптоза вещества и различни вещества с антималариен ефект. Успоредно с това идентифицирахме потенциални гени, свързани с апоптозата, включително метакаспаза от P. falciparum in silico. Тези гени са частично клонирани и свръхекспресирани. Апоптозата при маларийните паразити едва ли е характеризирана, но се различава значително от съответните процеси в човешкия гостоприемник. За да увеличим знанията си за индуцирана клетъчна смърт в едноклетъчни организми и да оценим потенциала му като цел за фармакологични интервенции, бихме искали да развием този проект допълнително.
Програмираната клетъчна смърт (PCD) вероятно се е развила не само за регулиране на растежа и сглобяването в многоклетъчните организми, но също така има функционална роля в биологията на едноклетъчните организми. При паразитни протозои са докладвани някои свойства на PCD, подобни на тези при многоклетъчните организми. Те обаче все още не са проучени достатъчно, за да се разберат съответните пътища на PCD, както и да се определят вътрешните и външните фактори за контрол на PCD. Това разбиране би могло да очертае еволюционния произход на PCD и да предостави информация за патогенезата на съответните заболявания и за потенциалното целенасочено разработване на лекарства.
Въпреки липсата на гени в генома на паразита, които са хомоложни на класическите каспази, подобна на каспаза активност е открита в цитоплазмата на оокинети и азотният оксид се смята, че играе важна роля в индукцията на PCD. Апоптозата може да бъде показана като критерий за подбор във фазите на комарите на Plasmodium berghei, тъй като апоптотичните маркери, хроматиновият кондензат, фосфатидилсериновата екстернализация и фрагментацията на ДНК са открити като реакции на стрес, предизвикан в средното черво на Anopheles. Апоптозата все още може да бъде инхибирана от човешки инхибитори на каспаза. Интересното е, че при чувствителен към хлорохин щам на P. falciparum се наблюдава по-голяма фрагментация на ДНК в отговор на лечението с хлорохин, отколкото при устойчив щам. Това беше първа индикация, че може да има връзка между апоптозата и механизмите на резистентност.
Добър модел за успешно изследване на апоптоза при едноклетъчни паразити беше представен от републикация на Leishmania. В Leishmania може да се предизвика апоптоза в отговор на оксидативен стрес под формата на H2O2 или азотен оксид. Както при по-високите еукариоти, може да бъде показано проникване на митохондриалната мембрана и активиране на цистеиновите протеази. Пътищата за предаване на сигнала при апоптотични процеси на едноклетъчни паразити се различават значително от човешките апоптотични каскади и следователно са много обещаващи потенциални цели за антипаразитни интервенции.