Parásitos de la malaria’ Relojes biológicos coordinan la destrucción de células
ARRIBA: Representación de un artista de glóbulos rojos infectados con Plasmodium. ISTOCK.COM, DR_MICROBE
Durante una infección de malaria, innumerables Los parásitos Plasmodium destruyen simultáneamente los glóbulos rojos que han habitado. Esta destrucción provoca una ola de fiebre y escalofríos en la persona infectada que ocurre previsiblemente cada 24, 48 o 72 horas, según la cepa del parásito que esté causando la infección.
Durante años, los científicos han formulado hipótesis que los ritmos biológicos de los anfitriones eran responsables de la coordinación y sincronización de las acciones de Plasmodium. Pero en dos estudios publicados en Science hoy (14 de mayo), los investigadores revelan que los parásitos tienen su propio reloj inherente que responde al anfitrión y es capaz de oscilar por sí solo.
Durante mucho tiempo ha habido una pregunta en el campo sobre por qué los parásitos de la malaria son sincrónicos dentro de los huéspedes mamíferos. ¿Es por el huésped o es por el parásito? pregunta Audrey Odom John, médica y científica del Childrens Hospital of Philadelphia que no participó en el trabajo. Estos son estudios realmente sinérgicos que abordan claramente esa pregunta y muestran definitivamente que el parásito en sí mismo tiene un reloj intrínseco, un ritmo intrínseco que es parte de donde proviene la periodicidad del ciclo celular del parásito.
Filipa Rijo- Ferreira, un posdoctorado en Joseph Takahashi laboratorio en UT Southwestern Medical Center, y sus colegas mostraron en 2017 que el parásito que causa la enfermedad del sueño en humanos tenía un reloj interno. Después de eso, dice, las fiebres rítmicas características que se observan en la malaria hicieron que fuera obvio observar el parásito Plasmodium en busca de oscilaciones internas a continuación. (Takahashi es miembro del consejo asesor editorial de The Scientist).
En uno de los nuevos Science estudios, Rijo-Ferreira y sus colegas infectaron ratones con P. chabaudi, que causa un modelo de malaria en ratones. Descubrieron que ni poner a los ratones en la oscuridad constante ni cambiar los ritmos de alimentación de los animales perturbaba los fuertes ritmos del ciclo celular y la expresión génica de los parásitos. Cuando los investigadores infectaron ratones que fueron diseñados para tener un reloj circadiano que funciona en un ciclo de 26 horas, en lugar de un ciclo de 24 horas, los parásitos estiraron su ciclo de vida asexual para durar 26 horas, en lugar de las 24 típicas, lo que indica que son flexibles y responden a las oscilaciones del anfitrión.
En ese momento, el equipo de investigación predijo que si los parásitos no tenían un reloj intrínseco, rápidamente se desincronizarían en un huésped sin ritmos claros. Pero cuando infectaron ratones modificados genéticamente para que carecieran de un reloj circadiano con P. chabaudi, los parásitos mantuvieron un ritmo de 24 horas de ciclo celular y expresión génica durante entre cinco y siete días, lo que indica que tienen un sentido de sincronización interna. Debido a que los relojes de los parásitos finalmente perdieron la sincronía, los autores concluyeron que los ritmos de los parásitos dependen de su anfitrión para la coordinación.
En ausencia de estas señales del anfitrión, pierde su sincronía en la población. Esto sugiere que el parásito tiene su propio ritmo intrínseco, pero la población está realmente sincronizada por el anfitrión, dice Takahashi.
Un grupo dirigido por Steven Haase, biólogo de la Universidad de Duke, mostró en la otra nueva Science estudia que cuatro cepas de Plasmodium que causan malaria en las personas también exhiben oscilaciones intrínsecas en la expresión génica y las actividades del ciclo celular cuando se cultivan en sangre humana. Aunque los parásitos en cultivo pierden la sincronía más rápido que los del ratón, la ventana de dos días durante la cual pueden mantener sus ritmos es similar a la de otros sistemas de cultivo que han demostrado tener relojes circadianos.
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Este es un resultado genuinamente emocionante y sorprendente, dice Steve Kay, biólogo de la Universidad del Sur de California que no participó en ninguno de los estudios. este oscilador. . . exhibe muchas similitudes con los osciladores circadianos y, hasta cierto punto, con los osciladores del ciclo celular en el sentido de que puede mantener la periodicidad, y vemos estos programas masivos de expresión génica que están regulados por lo que sea que sea este oscilador. él dice. Al mismo tiempo, el oscilador de Plasmodium ha evolucionado para requerir la coordinación con el ciclo circadiano del huésped, y Plasmodium no tiene homólogos para los genes del reloj circadiano conocidos, que tienden a ser divergentes a lo largo de la filogenia de todos modos. Parece que no es lo que entenderíamos como un reloj circadiano canónico. Hay un reloj completamente nuevo para explorar.
Tomados en conjunto, estos estudios . . . revelan que los parásitos son ellos mismos responsables de cronometrar su replicación, y que requieren información de la hora del día del huésped para sincronizarse y programarse, escribe Sarah Reece, bióloga de la Universidad de Edimburgo que no participó en el trabajo. un correo electrónico a El científico. Espero que estos grupos ahora puedan descubrir los componentes del mecanismo de cronometraje de los parásitos.
Observar el mecanismo es el próximo paso obvio, al igual que investigar cómo se comunica el reloj intrínseco del parásito con el reloj circadiano anfitrión, dice Haase. La idea es que, si podemos aprender estos mecanismos, entonces tendremos objetivos potenciales para nuevos tratamientos antipalúdicos.
F. Rijo-Ferreira et al., El parásito de la malaria tiene un reloj intrínseco, Science, doi :10.1126/science.aba2658, 2020.
LM Smith et al., Un oscilador intrínseco impulsa el ciclo de etapas sanguíneas del parásito de la malaria Plasmodium falciparum, Ciencia, doi:10.1126/science.aba4357, 2020.