A decoração EB1 da rede de microtúbulos facilita o fuso

Nature Communications volume 14, Número do artigo: 2864 (2023) Citar este artigo

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A segregação cromossômica fiel de 8 genomas haploides duplicados em 8 gametas filhos é essencial para a gametogênese masculina e a transmissão do Plasmodium por mosquitos. O Plasmodium sofre endomitose nesta divisão celular multinucleada, que é altamente dependente da fixação adequada do fuso-cinetócoro. No entanto, os mecanismos subjacentes à fixação fuso-cinetócoro permanecem indefinidos. Proteínas de ligação final (EBs) são proteínas de ligação de microtúbulos (MT) conservadas e desempenham um papel importante na regulação da dinâmica de MT plus-end. Aqui, relatamos que o Plasmodium EB1 é um ortólogo distinto do EB1 eucariótico canônico. Ambos os ensaios in vitro e in vivo revelam que o Plasmodium EB1 perde o rastreamento MT plus-end, mas possui afinidade MT-rede. Este recurso de ligação MT do Plasmodium EB1 é contribuído pelo domínio CH e pela região do linker. Os parasitas deficientes em EB1 produzem gametócitos masculinos que se desenvolvem em gametas masculinos anucleados, levando à transmissão defeituosa do mosquito. EB1 está localizado no nucleoplasma de gametócitos masculinos. Durante a gametogênese, o EB1 decora todo o comprimento dos MTs do fuso e regula a estrutura do fuso. Os cinetócoros ligam-se ao fuso MTs lateralmente durante a endomitose e essa ligação é dependente de EB1. Consequentemente, a fixação prejudicada do fuso-cinetócoro é observada em parasitas deficientes em EB1. Esses resultados indicam que um EB1 específico do parasita com afinidade de ligação MT-rede preenche a ligação lateral fuso-cinetócoro na gametogênese masculina.

A malária, causada por parasitas protozoários do gênero Plasmodium, é uma doença infecciosa que causou 241 milhões de casos e 620 mil mortes em 20201. O parasitismo do Plasmodium alterna entre hospedeiros vertebrados e mosquitos vetores fêmeas do gênero Anopheles. Nos hospedeiros vertebrados, o Plasmodium sofre multiplicação assexuada nos hepatócitos e depois nos eritrócitos. O desenvolvimento sexual começa com uma pequena proporção de parasitas intra-eritrocitários diferenciando-se irreversivelmente em gametócitos femininos e masculinos, os precursores sexuais essenciais para a transmissão do mosquito2. Após a ingestão por mosquitos, os gametócitos são ativados por fatores do intestino médio, diferenciam-se em gametas e saem dos eritrócitos, processo conhecido como gametogênese3. Enquanto um gametócito feminino produz um gameta feminino, um gametócito masculino dá origem a 8 gametas masculinos4. Os gametas masculinos e femininos fertilizam e se desenvolvem em oocineto, que atravessa o intestino médio do mosquito e se transforma em oocisto, e cada oocisto produz milhares de esporozoítos5. Quando os mosquitos picam novamente, os esporozoítos nas glândulas salivares são injetados em um novo hospedeiro vertebrado.

Durante seu ciclo de vida, o Plasmodium não prolifera por fissão binária. Em vez disso, emprega diversos modos multinucleados, incluindo a esquizogonia hepática e eritrocítica em vertebrados, bem como a gametogênese masculina e a esporogonia de oocistos em mosquitos6. Entre eles, a gametogênese masculina é um processo extraordinariamente rápido. A duplicação do genoma e a segregação cromossômica, produzindo 8 gametas masculinos haploides de um único progenitor, ocorrem em 10 a 12 minutos7,8. Dois componentes espacialmente distintos são coordenados durante este processo. Uma delas é a montagem de 8 axonemas no citosol. O outro inclui as três rodadas de replicação do DNA e endomitose (I, II e III) sem divisão nuclear, resultando em um núcleo octoplóide com 8 hemispindles. Um centro de organização de microtúbulos (MT) bipartido (MTOC)9, que se associa ao envelope nuclear, orquestra a montagem de duas organizações distintas de MT, fuso e axonema. Dentro do MTOC, o polo do fuso nuclear serve como modelo de nucleação para o fuso, enquanto o corpo basal citoplasmático para o axonema. A exflagelação subsequente por meio dos axonemas anexados resulta em 8 gametas masculinos haploides saindo do corpo do parasita dos gametócitos masculinos.