Une nouvelle approche de dépistage révèle une protéine qui aide les parasites à entrer et à sortir de leurs hôtes :

Collage de vacuoles de Toxoplasma. Crédit: Tyler Smith :

Sebastian Lourido, membre du Whitehead Institute, et les membres de son laboratoire étudient le parasite Toxoplasma gondii. Le parasite provoque la maladie toxoplasmose, qui peut être dangereuse pour les patientes enceintes ou immunodéprimées.

Au fur et à mesure que le parasite évoluait au cours des millénaires, son phylum (les parasites apicomplexes) s’est séparé des autres branches de la vie, ce qui pose un défi aux chercheurs qui espèrent comprendre sa génétique. Toxoplasma est très différent des organismes que nous étudions habituellement, comme les souris, les levures et [nematodes]”, a déclaré Tyler Smith, chercheur au laboratoire Lourido et étudiant diplômé du Massachusetts Institute of Technology (MIT). ” Notre laboratoire se concentre beaucoup sur le développement de boîtes à outils pour tester et étudier les génomes de ces parasites. “

Maintenant, dans un article publié dans la revue : Microbiologie naturelle : le 28 avril, Smith et ses collègues décrivent une nouvelle méthode pour déterminer le rôle des gènes dans le génome du parasite. La méthode peut être menée par un seul chercheur et va au-delà de la simple évaluation de l’importance ou non d’un gène donné pour la survie. En insérant des séquences spécifiques – telles que celles codant pour des marqueurs fluorescents ou des séquences qui peuvent activer et désactiver un gène – dans tout le génome de Toxoplasma, la méthode permet aux chercheurs de visualiser où le produit d’un gène individuel réside dans les parasites et d’identifier à quel moment du cycle de vie il est important les gènes sont devenus essentiels, fournissant des informations plus détaillées qu’un écran CRISPR traditionnel.

Bien que la méthode puisse théoriquement être utilisée avec n’importe quelle famille familiale, Smith et Lourido ont décidé de se concentrer d’abord sur une famille de protéines appelées kinases, dont le code génétique comprend environ 150 des 8 000 gènes totaux de Toxoplasma.

“Les kinases sont intéressantes du point de vue de la biologie de base car elles sont des plaques tournantes de signalisation des processus biologiques de base”, a déclaré Smith, qui est le premier auteur de l’étude. “D’un point de vue plus translationnel, les kinases sont des cibles médicamenteuses très courantes. Nous avons beaucoup d’inhibiteurs qui fonctionnent avec des kinases. Pour certains cancers liés à des kinases spécifiques, les inhibiteurs peuvent être des chimiothérapies.”

En utilisant la méthode, les chercheurs ont découvert un gène codant pour une kinase précédemment non étudiée qu’ils ont nommée SPARK. Ils ont pu montrer que la kinase SPARK est impliquée dans le processus d’entrée et de sortie des parasites dans les cellules hôtes, et de futures recherches sur les inhibiteurs de SPARK pourraient conduire à de nouveaux traitements contre la toxoplasmose. “Identifier ces kinases qui sont vraiment vitales pour ces points de décision critiques dans le cycle de vie d’un parasite pourrait être vraiment fructueux pour développer de nouvelles thérapies”, a déclaré Lourido, qui est également professeur agrégé de biologie au MIT.






https://www.youtube.com/watch?v=YVLdgiN_chc :

Les parasites Toxoplasma avec des niveaux normaux de protéine SPARK n’ont aucun problème à quitter leurs cellules hôtes :

Nouvelles dimensions du dépistage :

De nombreux écrans CRISPR utilisent la technologie d’édition de gènes pour éliminer les gènes dans les génomes d’un échantillon de cellules, créant ainsi une population où chaque gène du génome est muté dans au moins une des cellules. Ensuite, en examinant quelles mutations ont des effets néfastes sur les cellules, les chercheurs peuvent extrapoler quels gènes sont essentiels à la survie.

Mais le fonctionnement d’un organisme entier est infiniment plus compliqué que la simple survie ou la mort, et les chercheurs sont souvent confrontés à un défi lorsqu’il s’agit de déterminer exactement ce que font les différents produits génétiques dans les cellules. C’est pourquoi Smith et Lourido ont décidé de concevoir une méthode de dépistage des gènes de Toxoplasma qui pourrait fournir plus d’informations sur ce que font les produits de ces gènes. “Les écrans CRISPR peuvent vous dire quels gènes sont importants, mais ils ne vous donnent pas beaucoup d’informations sur les raisons pour lesquelles ils sont importants”, a déclaré Smith. “Nous cherchions à créer une sorte de plate-forme qui pourrait regarder d’autres dimensions.”

Smith et Lourido ont utilisé la technologie CRISPR pour introduire de petites quantités de nouvel ADN dans les gènes des parasites qui codent pour les kinases. Le nouvel ADN comprenait des séquences codant pour une protéine marqueur fluorescente et des séquences pouvant être utilisées pour manipuler les niveaux d’expression génique.

Après avoir créé une population de parasites ainsi modifiés, les chercheurs ont ensuite utilisé l’imagerie pour déterminer où les protéines marquées par fluorescence s’étaient retrouvées dans les cellules et pour observer ce qui se passait dans les cellules lorsque les protéines étaient éteintes. “Pouvoir voir différents phénotypes de division cellulaire – par exemple des parasites qui ne se sont pas du tout reproduits, ou ont essayé de se répliquer mais auraient des anomalies – cela nous rapproche et nous permet de générer des hypothèses sur la raison pour laquelle ces kinases sont importantes, pas seulement s’ils sont importants ou non », a déclaré Smith.

L’épuisement de certaines protéines a provoqué la mort instantanée des parasites, tandis que d’autres ont affecté les parasites à un stade ultérieur de leur cycle de vie, de sorte qu’ils se retireraient plus lentement de la population. “Les cellules présentant des mutations dans ces kinases se répliquent bien, mais un problème peut survenir lorsqu’elles doivent quitter leur cellule hôte et entrer dans une nouvelle cellule hôte plus tard”, a déclaré Smith.






https://www.youtube.com/watch?v=xT_FihQRogA :

Les parasites avec SPARK épuisé ne peuvent pas sortir.

Une ‘ÉTINCELLE’ d’inspiration :

Après le criblage, les chercheurs ont notamment suivi l’une de ces kinases, qu’ils ont baptisée SPARK (abréviation de Store Potentiating / Activating Regulatory Kinase). Les mutants dépourvus de SPARK sont morts, mais pas avant une phase ultérieure du cycle de vie. Smith et Lourido ont mené d’autres expériences pour comprendre le rôle de SPARK et ont trouvé des preuves que la protéine était impliquée dans la libération de calcium dans la cellule qui est nécessaire pour qu’un parasite entre ou sorte d’une cellule hôte.

“Ce que j’ai trouvé très intéressant à propos de SPARK, c’est qu’il s’agit d’une kinase très différente de la kinase analogue dans d’autres organismes modèles, mais qui est conservée dans tout le phylum apicomplexe”, a déclaré Smith. “C’est le phylum qui comprend Toxoplasma et un tas d’autres parasites unicellulaires comme Plasmodium, qui est le parasite du paludisme.”

Étant donné que SPARK est très différent de son analogue humain et essentiel au cycle de vie du parasite, un inhibiteur de kinase spécifique à SPARK pourrait être utilisé pour traiter la toxoplasmose en tuant le parasite sans affecter le patient. “L’espoir serait que vous puissiez cibler SPARK et l’inhiber sans toucher les kinases de mammifères”, a déclaré Smith. “Il est assez facile de concevoir quelque chose qui tue une cellule, mais l’astuce consiste à ne tuer que les parasites et non vos propres cellules.”

À l’avenir, les chercheurs espèrent orienter leur nouvelle méthode de dépistage vers d’autres familles de gènes, comme les facteurs de transcription, pour comprendre leur fonction chez les parasites. “Nos résultats ont été assez encourageants dans la mesure où nous pensons que cette méthode sera évolutive et que nous pourrons cibler de plus grands ensembles de gènes à l’avenir”, a déclaré Smith. “Je pense que l’objectif ultime serait de faire le génome entier.”

“Il y a tout cet univers de protéines parasitaires que nous connaissons si peu, où ce type d’analyse serait incroyablement perspicace.” dit Lourido. “Nous sommes vraiment très enthousiastes à l’idée de l’étendre davantage.


La survie du parasite du paludisme liée à deux protéines :


Plus d’information:
Tyler A. Smith et al, Le dépistage du kinome de Toxoplasma avec un marquage à haut débit identifie un régulateur d’invasion et de sortie, Microbiologie naturelle : (2022). EST CE QUE JE: 10.1038 / s41564-022-01104-0 :

Fourni par Whitehead Institute for Biomedical Research :

Citation:: Une nouvelle approche de dépistage révèle une protéine qui aide les parasites à entrer et à sortir de leurs hôtes (2022, 29 avril) récupéré le 29 avril 2022 sur https://phys.org/news/2022-04-screening-approach-reveals-protein-parasites.html

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