Apicoplasto - Apicoplast
Um apicoplasto é um plastídio não fotossintético derivado encontrado na maioria dos Apicomplexa , incluindo Toxoplasma gondii , Plasmodium falciparum e outros Plasmodium spp. (parasitas que causam malária), mas não em outros, como Cryptosporidium . Originou-se de algas (há debate se se tratava de uma alga verde ou vermelha) por meio de endossimbiose secundária . O apicoplasto é circundado por quatro membranas na parte mais externa do sistema endomembrana. O apicoplasto hospeda importantes vias metabólicas, como a síntese de ácidos graxos , síntese do precursor isoprenóide e partes da via biossintética do heme
Significado
Apicoplasto são um relicto , nonphotosynthetic plasto encontrado na maioria dos protozoários parasitas pertencentes ao filo Apicomplexa . Entre os mais infames parasitas Apicomplexanos está o Plasmodium falciparum , um agente causador da malária grave . Como os apicoplastos são vitais para a sobrevivência do parasita, eles fornecem um alvo atraente para medicamentos antimaláricos. Especificamente, as propriedades semelhantes a plantas dos apicoplastos fornecem um alvo para drogas herbicidas . E, com o surgimento de cepas de malária resistentes aos tratamentos atuais, é fundamental que novas terapias, como os herbicidas, sejam exploradas e compreendidas. Além disso, os herbicidas podem ser capazes de atingir especificamente o apicoplasto semelhante a uma planta do parasita e sem qualquer efeito perceptível nas células do hospedeiro mamífero.
Origem evolutiva
As evidências sugerem que o apicoplasto é um produto da endossimbiose secundária e que o apicoplasto pode ser homólogo ao plastídio secundário das algas dinoflageladas intimamente relacionadas . Uma antiga cianobactéria foi inicialmente engolfada por uma célula eucariótica, mas não foi digerida. A bactéria escapou de ser digerida porque formou uma relação simbiótica com a célula eucariótica hospedeira; tanto o eucarioto quanto a bactéria se beneficiaram mutuamente de sua nova existência compartilhada. O resultado da endossimbiose primária foi uma alga eucariótica fotossintética. Um descendente dessa alga eucariótica foi então engolfado por um eucariota heterotrófico com o qual formou sua própria relação simbiótica e foi preservado como um plastídeo. O apicoplasto evoluiu em seu novo papel para preservar apenas as funções e genes necessários para contribuir beneficamente para a relação hospedeiro-organela. O genoma ancestral de mais de 150 kb foi reduzido por meio de deleções e rearranjos ao seu tamanho atual de 35 kb. Durante a reorganização do plastídeo, o apicoplasto perdeu sua capacidade de fotossintetizar. Supõe-se que essas perdas de função ocorreram em um estágio evolutivo inicial, a fim de permitir tempo suficiente para a degradação completa de relictos fotossintéticos reconhecidos e o desaparecimento de um nucleomorfo .
Arquitetura e distribuição
A maioria dos apicomplexos contém um único apicoplasto de formato ovóide que se encontra na parte anterior da célula invasora do parasita. O apicoplasto está situado próximo ao núcleo da célula e frequentemente associado a uma mitocôndria. O pequeno plastídio, com apenas 0,15-1,5 μm de diâmetro, é cercado por quatro membranas. As duas membranas internas são derivadas das membranas plastidiais de algas; a próxima membrana a sair é chamada de membrana periplastídeo e é derivada da membrana plasmática de algas; Finalmente, a membrana mais externa pertence ao sistema de endomembrana hospedeira. Dentro do estroma do apicoplasto há uma fita circular de DNA de 35 kb que codifica aproximadamente 30 proteínas, tRNAs e alguns RNAs . Partículas suspeitas de serem ribossomos bacterianos estão presentes. O plastídio, pelo menos na espécie Plasmodium , também contém "espirais tubulares" de membrana que apresentam uma semelhança notável com os tilacóides de seus parentes cloroplastos . A importação de proteínas para o apicoplasto através das quatro membranas ocorre por meio de complexos de translocação que se originam do plastídio de algas (por exemplo:) ou de uma duplicação da degradação de proteínas associada ao retículo endoplasmático (por exemplo:).
Função
O apicoplasto é uma organela vital para a sobrevivência do parasita. Acredita-se que a tetraciclina , um antibiótico também usado para combater infecções por malária , atue como alvo o apicoplasto. Ele hospeda quatro vias metabólicas principais:
Síntese de ácidos graxos
A destruição do apicoplasto não mata imediatamente o parasita, mas evita que ele invada novas células hospedeiras. Esta observação sugere que o apicoplasto pode estar envolvido no metabolismo lipídico . Se não for capaz de sintetizar ácidos graxos suficientes , o parasita é incapaz de formar o vacúolo parasitóforo (PV) que é fundamental para uma invasão bem-sucedida das células hospedeiras. Esta conclusão é apoiada pela descoberta da maquinaria da Sintase de Ácidos Graxos (FAS) do tipo II no apicoplasto.
Síntese Isoprenóide
Acredita-se que o apicoplasto também tenha um papel na síntese de isoprenóides , que são grupos protéticos em muitas enzimas e também atuam como precursores de ubiquinonas (envolvidas no transporte de elétrons) e dolicóis (envolvidos na formação de glicoproteínas ). O apicoplasto contém a via MEP para a síntese do precursor isoprenóide e é o único local para tal síntese na célula de Plasmodium .
Síntese heme
O apicoplasto também foi implicado na síntese do heme e na síntese de aminoácidos . Também é sugerido ter um papel no desenvolvimento celular. Essas funções, no entanto, são meramente postulações e ainda não são conclusivamente apoiadas pela experimentação.
Síntese de cluster ferro-enxofre
Várias enzimas biossintéticas do cluster ferro-enxofre, incluindo SufB ou Orf470, foram identificadas no genoma do apicoplasto.