Apoptózis kiváltása malária parazitákban - Táplálkozástudományi Intézet
Az elmúlt néhány évben lehetővé vált a stressz által kiváltott apoptotikus és apoptózissal kapcsolatos folyamatok bemutatása egysejtű organizmusokban, ideértve a parazitákat, például a Plasmodiumot és a Leishmaniát is. A Plasmodium falciparum, mint a trópusi malária oka, évente 800 000 ember haláláért felelős, és nagyon érdekes célpontot jelent a modern apoptózis-kutatásban.Feltételezzük, hogy a parazita apoptotikus folyamatok révén szabályozza az emberi vérben a sejtek sűrűségét. Ezért a parazita apoptotikus jelátviteli útjainak és azok külső impulzusokkal történő indukcióinak részletes megértése ígéretes megközelítés a sejthalál szabályozott indukciója szempontjából. A tervezett vizsgálatok tovább javítják ismereteinket a parazita-gazda kölcsönhatásokról és az apoptotikus kaszkádok evolúciójáról.
Csoportunk tudományos fókusza a malária paraziták és gazdasejtjeik redox és energia metabolizmusa, melyhez molekuláris biológiai, fehérje biokémiai és (szerkezet-alapú) gyógyszerfejlesztési módszereket alkalmazunk. Az elmúlt néhány évben in vitro vizsgáltuk a P. falciparum merozoite stádiumok apoptotikus markereit. Mivel a Plasmodium intracelluláris parazita, ez a megközelítés módszertanilag kihívást jelent. Külső okként azonosítottuk a H2O2-t, az emberi apoptózis által kiváltott anyagokat és a különféle maláriaellenes hatású anyagokat. Ezzel párhuzamosan azonosítottuk a potenciális apoptózissal kapcsolatos géneket, köztük a P. falciparum in silico metacaspase-jét. Ezeket a géneket részben klónozták és túlexpresszálták. A malária paraziták apoptózisát alig jellemezték, de jelentősen eltér az emberi gazdaszervezet megfelelő folyamataitól. Annak érdekében, hogy bővítsük ismereteinket az egysejtű organizmusokban kiváltott sejthalálról és felmérjük annak farmakológiai beavatkozások célpontjaként rejlő lehetőségeit, ezt a projektet tovább szeretnénk fejleszteni.
A programozott sejthalál (PCD) valószínűleg nemcsak a többsejtű szervezetek növekedésének és összeszerelésének szabályozására alakult ki, hanem funkcionális szerepe van az egysejtű szervezetek biológiájában is. Parazita protozoonákban a PCD néhány, a többsejtű organizmusokhoz hasonló tulajdonságáról számoltak be. Ezeket azonban még nem vizsgálták eléggé a megfelelő PCD útvonalak megértéséhez, valamint a belső és külső PCD szabályozó tényezők meghatározásához. Ez a megértés felvázolhatja a PCD evolúciós eredetét, és információkat nyújthat az adott betegségek patogeneziséről és a lehetséges célzott gyógyszerfejlesztésről.
Annak ellenére, hogy a parazita genomjában hiányoznak a klasszikus kaszpázokkal homológ gének, a kaszpázszerű aktivitást felfedezték az ookineták citoplazmájában, és a nitrogén-monoxidról feltételezik, hogy fontos szerepet játszik a PCD indukciójában. Az apoptózis szelekciós kritériumként kimutatható volt a Plasmodium berghei szúnyogfázisában, mivel az Anopheles belében indukált stresszre adott reakcióként apoptotikus markereket, kromatin-kondenzátumot, foszfatidil-szerin-externálist és DNS-fragmentációt fedeztek fel. Az apoptózist továbbra is gátolhatták humán kaszpáz inhibitorok. Érdekes módon a klorokin-érzékeny P. falciparum törzsben nagyobb DNS-fragmentációt figyeltünk meg a klorokin-kezelésre adott válaszként, mint egy rezisztens törzsben. Ez volt az első jel arra, hogy kapcsolat állhat fenn az apoptózis és a rezisztencia mechanizmusok között.
Az egysejtű paraziták sikeres apoptózisának kutatásához jó modellt mutatott be egy Leishmania című újraközlemény. Leishmaniában az apoptózis kiváltható az oxidatív stressz hatására H2O2 vagy nitrogén-oxid formájában. Mint a magasabb eukariótáknál, a mitokondriális membrán permeabilizációját és a cisztein proteázok aktiválását is kimutathatták. Az egysejtű paraziták apoptotikus folyamataiban a szignál transzdukciós útvonalak jelentősen eltérnek az emberi apoptotikus kaszkádoktól, ezért nagyon ígéretes potenciális célpontok az antiparazita beavatkozások számára.