De parasiet die malaria veroorzaakt heeft er geen, maar twee, gespecialiseerde eiwitten die zijn boodschapper-RNA's beschermen - genetisch materiaal dat codeert voor eiwitten - totdat de parasiet zijn intrek neemt in een nieuwe mug of een menselijke gastheer. Een nieuwe studie door onderzoekers van Penn State beschrijft de twee eiwitten en onthult een extra rol die men kan spelen om op RNA gebaseerde interacties tussen de parasiet te vergemakkelijken, zijn mugvector, en zijn menselijke gastheer. De studie verschijnt 10 januari, 2018, in het journaal mSphere .

"Inzicht in de malariaparasiet en hoe deze in wisselwerking staat met zijn gastheer, kan inzichten verschaffen die de verspreiding van deze vaak dodelijke ziekte kunnen helpen voorkomen, " zei Scott Lindner, assistent-professor biochemie en moleculaire biologie aan Penn State en senior auteur van de studie. "De malariaparasiet heeft een complexe levenscyclus die fasen in de mugvector omvat, de menselijke lever, en in mensenbloed. Bovendien, de parasiet heeft geen idee wanneer hij wordt overgedragen van een mug naar een menselijke gastheer en terug, dus het moet altijd klaar zijn om te worden verzonden. Het bereidt zich hierop voor door de mRNA's te maken en te verpakken die het uiteindelijk nodig zal hebben voor het maken van eiwitten in zijn nieuwe gastheer of een nieuwe mug."

Tijdens dit proces, translatierepressie genoemd, speciale eiwitten binden aan mRNA's en voorkomen dat ze worden vertaald in eiwitten. Eén betrokken eiwit bindt aan de poly(A)-staart van het mRNA - een herhaalde reeks As- of adenosine-moleculen die aan het einde van de meeste mRNA-strengen worden toegevoegd. Dit helpt bij het vormen van een complex van eiwitten en RNA dat tot zwijgen wordt gebracht maar klaar is voor actie nadat de parasiet op de gastheer is overgedragen. De meeste eencellige organismen hebben één type van dit poly(A)-bindende eiwit, terwijl meercellige organismen er twee hebben. In dit onderzoek, karakteriseren de onderzoekers twee soorten poly(A)-bindende eiwitten in de eencellige Plasmodium-parasiet, die beide bijdragen aan translationele regulering.

"We wisten uit het eerdere werk van ons laboratorium dat Plasmodium een ​​type poly(A)-bindend eiwit had dat buiten de kern van de cel functioneert, " zei Allen Minns, onderzoekstechnicus bij Penn State en eerste auteur van het artikel. "Dit eiwit bindt en beschermt de poly(A)-staart aan het ene uiteinde van een mRNA-streng. In deze studie we gebruikten biochemische benaderingen om dit eiwit verder te karakteriseren, en ontdekte dat het ook een gespecialiseerde taak heeft om mRNA's te ontvangen. Het vormt ketens zonder de aanwezigheid van RNA, waardoor grote samenstellingen van het eiwit mogelijk snel de gehele lengte van de poly(A)-staart kunnen beschermen."

De onderzoekers identificeerden en karakteriseerden ook een tweede type poly(A)-bindend eiwit dat tijdens de bloedfasen van zijn levenscyclus in de kern van de parasiet functioneert. In meercellige organismen, dit tweede poly(A)-bindende eiwit voert meestal een kwaliteitscontrole uit voordat mRNA de kern verlaat, bevestigen dat het mRNA goed is geconstrueerd. Deze kwaliteitscontrole-eiwitten geven vervolgens de mRNA-streng door aan andere eiwitten buiten de kern, die ervoor zorgen dat het mRNA wordt getranslateerd of verpakt voor later gebruik door middel van translationele repressie.

Naast een belangrijke rol in translationele regulatie in de cel, de onderzoekers ontdekten ook dat het niet-nucleaire poly(A)-bindende eiwit buiten de cel een verrassende rol kan spelen.

"Als de parasiet de vorm aanneemt van een sporozoiet in de mug, we zien eigenlijk niet de overgrote meerderheid van het niet-nucleaire poly(A)-bindende eiwit in de cel waar we het verwachtten - waar het zou interageren met mRNA's geproduceerd door de parasiet, "zei Lindner. "In plaats daarvan, het eiwit hoopt zich op aan het oppervlak van de sporozoiet en wordt afgestoten wanneer de parasiet beweegt. We zien dit niet gebeuren in andere levensfasen van de parasiet, en dit is nu het derde RNA-bindende eiwit dat op het oppervlak van de sporozoiet is gevonden. De parasiet plaatst deze RNA-bindende eiwitten niet voor niets op zijn oppervlak; de nieuwe en opwindende vraag is waarom."

De onderzoekers speculeren dat de poly(A)-bindende eiwitten op het sporozoïetoppervlak de parasiet in staat stellen om te interageren met RNA van bronnen buiten de parasiet en zo de parasiet de mogelijkheid kunnen bieden om via hun RNA met de mug of de gastheer te interageren.

"Deze studie suggereert dat de interactie van de parasiet met extern RNA waarschijnlijk veel doordringender is dan we dachten, "zei Lindner. "Het is mogelijk dat dit soort interactie uiteindelijk een nieuw doelwit kan vormen voor interventiestrategieën, maar de eerste stap is begrijpen waarom de malariaparasiet deze poly(A)-bindende eiwitten op het sporozoïetoppervlak heeft."