Indukcia apoptózy u parazitov malárie - Ústav vedy o výžive
V priebehu posledných niekoľkých rokov sa ukázalo, že je možné preukázať stresom indukované apoptotické procesy a procesy spojené s apoptózou v jednobunkových organizmoch vrátane parazitov, ako sú Plasmodium a Leishmania. Plasmodium falciparum, pôvodca tropickej malárie, je každoročne zodpovedný za smrť 800 000 ľudí a je veľmi zaujímavým cieľom v modernom výskume apoptózy. Predpokladá sa, že parazit reguluje svoju bunkovú hustotu v ľudskej krvi apoptotickými procesmi. Preto je podrobné porozumenie dráh prenosu apoptotického signálu u parazita a ich indukcie vonkajšími impulzmi sľubným prístupom k riadenej indukcii bunkovej smrti. Plánované vyšetrenia ďalej zlepšia naše vedomosti o interakciách parazit - hostiteľ a o vývoji apoptotických kaskád.
Vedeckým zameraním našej skupiny je redoxný a energetický metabolizmus parazitov malárie a ich hostiteľských buniek, pre ktoré používame metódy molekulárnej biológie, biochémie bielkovín a (na základe štruktúry) vývoja liekov. Počas posledných niekoľkých rokov sme skúmali apoptotické markery merozoitových štádií P. falciparum in vitro. Pretože Plasmodium je intracelulárny parazit, je tento prístup metodicky náročný. Ako vonkajšie príčiny sme identifikovali H2O2, látky indukované ľudskou apoptózou a rôzne látky s antimalarickými účinkami. Paralelne sme identifikovali potenciálne gény súvisiace s apoptózou vrátane metakasázy z P. falciparum in silico. Tieto gény boli čiastočne klonované a nadmerne exprimované. Apoptóza u parazitov malárie sa ťažko charakterizovala, značne sa však líši od zodpovedajúcich procesov v ľudskom hostiteľovi. S cieľom rozšíriť naše vedomosti o indukovanej bunkovej smrti v jednobunkových organizmoch a vyhodnotiť jej potenciál ako cieľ farmakologických intervencií by sme chceli tento projekt ďalej rozvíjať.
Programovaná bunková smrť (PCD) sa pravdepodobne vyvinula nielen na reguláciu rastu a zhromažďovania v mnohobunkových organizmoch, ale má tiež funkčnú úlohu v biológii jednobunkových organizmov. U parazitických prvokov boli opísané niektoré vlastnosti PCD podobné vlastnostiam v mnohobunkových organizmoch. Dosiaľ však neboli dostatočne študované na to, aby pochopili zodpovedajúce dráhy PCD, ako aj aby sa určili interné a externé riadiace faktory PCD. Toto porozumenie by mohlo načrtnúť evolučný pôvod PCD a poskytnúť informácie o patogenéze príslušných chorôb a o potenciálnom cielenom vývoji liekov.
Napriek nedostatku génov v genóme parazita, ktoré sú homologické s klasickými kaspázami, bola v cytoplazme ookinetov objavená aktivita podobná kaspázam a predpokladá sa, že oxid dusnatý hrá dôležitú úlohu pri indukcii PCD. Apoptóza sa mohla ukázať ako selekčné kritérium vo fázach komárov Plasmodium berghei, pretože apoptotické markery, chromatínový kondenzát, externalizácia fosfatidylserínu a fragmentácia DNA boli objavené ako reakcie na stres vyvolaný v strednom čreve Anophelesa. Apoptózu mohli stále inhibovať ľudské inhibítory kaspázy. Je zaujímavé, že u kmeňa P. falciparum citlivého na chlorochín sa pozorovala väčšia fragmentácia DNA v reakcii na ošetrenie chlorochínom ako u rezistentného kmeňa. Toto bol prvý náznak toho, že by mohla existovať súvislosť medzi apoptózou a mechanizmami rezistencie.
Dobrý model pre úspešný výskum apoptózy jednobunkových parazitov predstavila publikácia o Leishmanii. V Leishmanii môže byť apoptóza vyvolaná ako reakcia na oxidačný stres vo forme H2O2 alebo oxidu dusnatého. Rovnako ako u vyšších eukaryotov je možné preukázať permeabilizáciu mitochondriálnej membrány a aktiváciu cysteínových proteáz. Dráhy signálnej transdukcie v apoptotických procesoch jednobunkových parazitov sa významne líšia od ľudských apoptotických kaskád, a preto sú veľmi sľubnými potenciálnymi cieľmi pre antiparazitárne intervencie.