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Dissecar vias de sinalização de cálcio em Plasmodium falciparum utilizando parasitas que expressam o marcador genético para cálcio, o PfGCaMP3

Processo: 16/08921-6
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de junho de 2016
Vigência (Término): 31 de maio de 2017
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
Pesquisador responsável:Célia Regina da Silva Garcia
Beneficiário:Ricardo Mendes Cresta
Instituição-sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:11/51295-5 - Genômica funcional em Plasmodium, AP.TEM
Assunto(s):Malária   Plasmodium falciparum   Transdução de sinais   Ciclo celular   Cálcio

Resumo

A Malária é uma doença causada pelo parasita do gênero Plasmodium, sendo responsável por mais de 1 milhão de mortes por ano (Snow et al., 2005). A espécie P. falciparum é responsável pela forma mais severa da doença (Miller et al., 2002). O ciclo de vida do Plasmodium se alterna entre dois hospedeiros: (I) mosquito do gênero Anopheles, onde ocorre a reprodução sexuada, com a formação de esporozoitos (II) e vertebrado, onde o Plasmodium invade hepatócitos e eritrócitos, desenvolvendo-se nos estágios de anel, trofozoíto e esquizonte. Com o rompimento dos eritrócitos, os merozoítos, lançados na corrente sanguínea, invadem outros eritrócitos, recomeçando o ciclo. Não é conhecido o mecanismo de sinalização envolvido no processo de diferenciação de merozoitos em gametócitos, forma que infecta o mosquito, durante a fase de repasto sanguíneo do inseto. Durante o ciclo de vida, o parasita precisa perceber e se adaptar a diferentes ambientes iônicos, que incluem o meio intra e extracelular em hospedeiros filogeneticamente muito distantes (Bannister e Mitchell, 2003). A partir de trabalho de diversos grupos, e do sequenciamento do genoma do Plasmodium, é bem aceito, que o parasita expressa vários genes que codificam a expressão de proteínas envolvidas na maquinaria de transdução de sinal. No entanto, não é conhecido como esta sinalização modula processos celulares, tais como, progressão do ciclo celular, invasão da hemácia, diferenciação em gametócitos e egresso da célula hospedeira. O Ca2+ é um sinalizador intracelular ubiquitário que regula diversas funções celulares (Berridge et al., 2003). Assim como em qualquer célula eucariótica, o parasita da malária mantém uma baixa concentração citoplasmática de Ca2+ (Budu e Garcia, 2012, Lew e Tiffert, 2007). Estudos de mecanismos de transdução de sinal, identificaram melatonina, UTP, ATP, dentre outros, como moléculas sinalizadoras relevantes para controle da divisão celular do Plasmodium falciparum (Hotta e at, 2000, Koyama et al, 2009). Em que etapa do ciclo do Plasmodium, estas moléculas entram em ação e como regulam o ciclo celular, não é completamente conhecido. Células de mamífero que expressam indicadores de cálcio geneticamente codificados tem sido amplamente empregada para estudar fisiologia celular em diferentes processos. Recentemente, nosso grupo construiu o parasita transgênico PfGCaMP3 (Borges-Pereira et al., 2014), capaz de monitorar flutuações na concentração de cálcio, sem requerer métodos invasivos, tais como introdução de marcadores fluorescentes químicos. Desta forma o PfGCaMP3 é uma excelente ferramenta que permitirá monitorar eventos moleculares citosólicos no Plasmodium falciparum que envolvem o Ca2+ como sinalizador. Este trabalho tem como objetivo o estudo detalhado das vias de sinalização que envolvem Ca2+ em P. falciparum, utilizando o parasita transgênico PfGCaMP3 para o estudo da dinâmica desse íon. Uma das vantagens para utilização do PfGCaMP3 é que não será necessário remover a hemácia, uma vez que o GCaMP3 é expresso somente no Plasmodium. O parasita expressando GCaMP3 será utilizado para medir mecanismos de sinalização de cálcio nos estágios de desenvolvimento do parasita - anel, trofozoito e esquizonte. Para tanto, serão utilizados, ionoforo de cálcio (ionomicina) e de potássio (nigericina). Serão utilizados também, fármacos para dissecar vias de sinalização no parasita em estado fisiológico, no interior da hemácia, para compreender o papel da mitocôndria, retículo endoplasmático e acidocalcissoma na manutenção da homeostasia de cálcio durante o desenvolvimento assexual do Plasmodium. (AU)

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