Kinetoplastid Biology and Disease

Chúng tôi bàn luận về một số kết quả cho thấy những lớp maxicircle rất khác biệt tồn tại song song trong cùng một kinetoplast. Những dữ liệu này, mặc dù còn sơ bộ và không hoàn chỉnh, có thể cung cấp một cái nhìn mới về cấu trúc và biểu hiện của hệ gen kinetoplast.

It is shown using mouse models that the African trypanosomes exert a significant drain upon their host's carbohydrate (energy) resources; and that the higher the parasitemia, the greater the energy demand. It is, therefore, hypothesized that the long slender (LS) to short stumpy (SS) transition evolved, in part, to help control the parasitemia and to increase host survival time. It is also suggested that the SS population is heterogeneous. One part of the population is tsetse infective, while a second older SS population is undergoing apoptotic-like events, which leads to their cell death and their stimulation of the host's immune response. This immune stimulation by the old dying SS forms would eliminate the major LS and SS variant antigen population, and produce the chronic relapsing infection. It is concluded that the SS stages during the apoptosis-like process are acting altruistically. They give their lives to insure the long-term survival of the host, and to insure renewed growth of the minor LS variants and new infective SS forms. This process is predicted to increase the probability for the successful transmission of the trypanosomes to a new host.

One of the major differences between protozoan differentiation and metazoan differentiation is that protozoan cells normally retain potency during differentiation, which need not, therefore, be considered altruistic. Altruism does, however, arise at the level of the organism and consequently, protozoons have the potential to evolve altruistic traits. This is particularly true when, as with Trypanosoma brucei parasitaemias, populations are genetically homogeneous. This essay argues that whilst reports of altruistic phenomena during the trypanosome life cycle remain controversial, the prospect of reagents able to instigate pathways of cell death or differentiation bears further investigation.

Nhiễm Leishmania (Leishmania) amazonensis ở người dẫn đến một phổ lâm sàng với các biểu hiện bệnh khác nhau, từ tổn thương da đến tổn thương niêm mạc hoặc nội tạng. Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi đã điều tra tính biến đổi di truyền của 18 chủng L. amazonensis được phân lập ở miền đông bắc Brazil từ các bệnh nhân có biểu hiện lâm sàng khác nhau của leishmaniasis. DNA ký sinh trùng đã được phân tích qua giải trình tự ITS bao quanh tiểu đơn vị 5.8 S của các gen RNA ribosome, bằng phương pháp RAPD và SSR-PCR và bằng PFGE sau đó là lai với các mồi gen cụ thể. Kết quả giải trình tự ITS và các phương pháp dựa trên PCR cho thấy sự không đồng nhất di truyền giữa các mẫu L. amazonensis được nghiên cứu, và karyotyping phân tử cũng cho thấy sự biến đổi về kích thước nhiễm sắc thể của các mẫu khác nhau. Các cây di truyền không gốc đã tách các chủng thành các nhóm khác nhau. Những kết quả này cho thấy rằng các chủng L. amazonensis được phân lập từ các bệnh nhân leishmaniasis ở miền đông bắc Brazil có tính đa dạng di truyền, tuy nhiên không tìm thấy mối tương quan giữa đa hình di truyền và kiểu hình.

Bệnh trypanosomiasis ở người châu Phi là một mối đe dọa đối với hàng triệu người sống tại các quốc gia ở châu Phi cận Sahara và có thể dẫn đến tử vong nếu không được điều trị. Hiện tại, các xét nghiệm huyết thanh học và ký sinh trùng học được sử dụng để chẩn đoán bệnh ngủ tại hiện trường có độ đặc hiệu và độ nhạy thấp. Rõ ràng có một nhu cầu cấp bách về các công cụ chính xác cho cả việc chẩn đoán và đánh giá giai đoạn của bệnh. Quỹ cho các chẩn đoán mới sáng tạo và Tổ chức Y tế Thế giới đã công bố rằng họ sẽ hợp tác để phát triển và đánh giá các xét nghiệm chẩn đoán mới cho bệnh trypanosomiasis ở người châu Phi.

Trong nấm men và Caenorhabditis elegans, các protein Điều chỉnh Thông tin Im lặng (SIR2) đã được chứng minh là tham gia vào quá trình điều hòa lão hóa. Ở Leishmania, LmSIR2rp ban đầu được phân lập từ chất bài tiết/tiết ra của ký sinh trùng Leishmania. Trong số các chức năng của protein này trong sinh học Leishmania, chúng tôi đã ghi nhận sự tham gia của nó trong sự sống sót của ký sinh trùng, đặc biệt là trong các amastigote của Leishmania. Trong bài viết này, chúng tôi đặt câu hỏi về vai trò của dạng bài tiết/tiết ra của protein. Cụ thể, chúng tôi tự hỏi liệu đồng gen Sir2 của Leishmania có tham gia vào một khía cạnh nào đó trong các chức năng sinh học của nó, trong các thành phần và con đường khác nhau, điều này có thể thúc đẩy sự sống sót của tế bào chủ hay không. Để kiểm tra giả thuyết này, chúng tôi đã bắt chước sự giải phóng nội bào của protein thông qua sự biểu hiện liên tục trong các tế bào L929 fibrosarcoma của chuột. Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng protein LmSIR2 được biểu hiện đúng cách bởi các nguyên bào sợi và rằng LmSIR2 được phân bố cả trong chất tế bào và nhân của tất cả các dòng tế bào đã chuyển gen. Bất ngờ thay, chúng tôi phát hiện rằng các tế bào biểu hiện LmSIR2 có mật độ tế bào bão hòa giảm từ 40% đến 60% và biểu hiện hoạt tính β-galactosidase có tính axit (pH 6.0), điều này được biết đến như một dấu hiệu sinh lý lão hóa. Do đó, chúng tôi quan sát thấy rằng các nguyên bào sợi dương tính với LmSIR2 dễ bị nhiễm Leishmania hơn. LmSIR2 có khả năng can thiệp đáng kể vào sinh lý của tế bào chủ. Vì vậy, thật hấp dẫn khi suy đoán rằng những thay đổi này có thể giúp Leishmania sống sót trong một thời gian dài trong một tế bào với khả năng giảm để nhân lên hoặc phản ứng với các kích thích miễn dịch. Những ý nghĩa tiềm năng của phát hiện của chúng tôi trong quá trình nhiễm in vivo được thảo luận.

Kinetoplastida are protozoan organisms that probably diverged early in evolution from other eukaryotes. They are characterized by a number of unique features with respect to their energy and carbohydrate metabolism. These organisms possess peculiar peroxisomes, called glycosomes, which play a central role in this metabolism; the organelles harbour enzymes of several catabolic and anabolic routes, including major parts of the glycolytic and pentosephosphate pathways. The kinetoplastid mitochondrion is also unusual with regard to both its structural and functional properties. In this review, we describe the unique compartmentation of metabolism in Kinetoplastida and the metabolic properties resulting from this compartmentation. We discuss the evidence for our recently proposed hypothesis that a common ancestor of Kinetoplastida and Euglenida acquired a photosynthetic alga as an endosymbiont, contrary to the earlier notion that this event occurred at a later stage of evolution, in the Euglenida lineage alone. The endosymbiont was subsequently lost from the kinetoplastid lineage but, during that process, some of its pathways of energy and carbohydrate metabolism were sequestered in the kinetoplastid peroxisomes, which consequently became glycosomes. The evolution of the kinetoplastid glycosomes and the possible selective advantages of these organelles for Kinetoplastida are discussed. We propose that the possession of glycosomes provided metabolic flexibility that has been important for the organisms to adapt easily to changing environmental conditions. It is likely that metabolic flexibility has been an important selective advantage for many kinetoplastid species during their evolution into the highly successful parasites today found in many divergent taxonomic groups. Also addressed is the evolution of the kinetoplastid mitochondrion, from a supposedly pluripotent organelle, attributed to a single endosymbiotic event that resulted in all mitochondria and hydrogenosomes of extant eukaryotes. Furthermore, indications are presented that Kinetoplastida may have acquired other enzymes of energy and carbohydrate metabolism by various lateral gene transfer events different from those that involved the algal- and α-proteobacterial-like endosymbionts responsible for the respective formation of the glycosomes and mitochondria.

Members of the Trypanosomatidae family comprises species that are causative of important human diseases such as Chagas'disease, Leishmaniasis and sleeping sickness. A wealth of evidence has accumulated that illustrates the ability of these unicellular organisms to undergo, with or without induction (stress conditions), a cell death with some features resembling apoptosis-like phenomenon. However, despite the apparent phenotypic similarities between the apoptosis-like death of kinetoplastids and mammalian nucleated cell programmed cell death (PCD), the pathways seem to differ significantly. This review analyses some of the current data related to the cell death in trypanosomatids. Special attention is given to members of conserved protein families demonstrating remarkable diversity and plasticity of function [i.e. elongation factor-1 subunits α and γ ; and the Silent Information Regulator (SIR2)-related gene, showed to be associated with resistance to apoptosis-like death in Leishmania]. The elucidation of the molecular events which tightly regulated the processes of growth arrest, differentiation and death of Trypanosoma cruzi, Leishmania spp and African trypanosomes, might allow not only to define a more comprehensive view of the cell death machinery in term of evolutionary origin but may also be useful to identify new target molecules for chemotherapeutic drug development and therapeutic intervention.