Il tubo polare microsporidico: origine, struttura, composizione, funzione e applicazione

Parassiti e vettori volume 16, numero articolo: 305 (2023) Citare questo articolo

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I microsporidi sono una classe di eucarioti unicellulari parassiti intracellulari obbligati che infettano una varietà di ospiti, compreso l'uomo. Sebbene diverse specie di microsporidi differiscano per varietà di ospite e specificità, condividono tutte un simile organello infettivo, il tubo polare, che è anche definito come il filamento polare nelle spore mature. In risposta alla stimolazione ambientale appropriata, la spora germina con il filamento polare estroflesso, formando un tubo polare cavo, e quindi il carico infettivo viene trasportato nelle cellule ospiti attraverso il tubo polare. Quindi, il tubo polare svolge un ruolo chiave nell'infezione da microsporidi. Qui, esaminiamo l'origine, la struttura, la composizione, la funzione e l'applicazione del tubo polare microsporidiano, concentrandoci sull'origine del filamento polare, sulle differenze strutturali tra il filamento polare e il tubo polare e sulle caratteristiche delle proteine ​​del tubo polare. Il confronto della struttura tridimensionale delle proteine ​​omologhe di PTP6 fornisce nuove informazioni per lo screening di ulteriori nuove proteine ​​del tubo polare con bassa somiglianza di sequenza nei microsporidi. Inoltre, viene riassunta l'interazione del tubo polare con la parete della spora e l'ospite per comprendere meglio il meccanismo di infezione dei microsporidi. A causa della specificità delle proteine ​​del tubo polare, vengono utilizzate anche come bersaglio nella diagnosi e nella prevenzione della microsporidiosi. Con i presenti risultati, proponiamo uno studio futuro sul tubo polare dei microsporidi.

I microsporidi sono una classe di eucarioti unicellulari parassiti intracellulari obbligati. A metà del XIX secolo, Nosema bombycis fu identificato per la prima volta come l’agente patogeno che causava una grave malattia di Pébrine nei bachi da seta [1]. Inizialmente, i microsporidi erano classificati come protisti [2]. Con l’analisi filogenetica del gene conservato (α-tubulina, β-tubulina, RNA polimerasi II, proteina da shock termico 70), i dati hanno confermato che i microsporidi sono un clade o un gruppo gemello dei funghi [3,4,5,6,7 ,8,9,10,11,12,13].

I microsporidi hanno una vasta gamma di ospiti, inclusi invertebrati, vertebrati e persino esseri umani [14]. È stato segnalato che circa la metà di tutti i phyla animali sono infetti da microsporidi [15]. L'ampia gamma di ospiti consente ai microsporidi di ottenere maggiori risorse e opportunità di sopravvivenza [16,17,18]. Sono stati identificati più di 200 generi e 1700 specie di microsporidi, 17 dei quali noti per infettare l'uomo, tra cui Anncaliia connori, Anncaliia algerae, Anncaliia vesicularum, Enterocytozoon bieneusi, Encephalitozoon cuniculi, Encephalitozoon hellem, Encephalitozoon intestinalis, Pleistophora sp., Pleistophora ronneafiei , Trachipleistophora anthropophthera, Trachipleistophora hominis, Tubulinosema acridophagus, Vittaforma corneae, Nosema ocularum, Endoreticulatus sp., Microsporidium africanum e Microsporidium ceylonensis [19,20,21,22,23,24,25]. Sebbene si pensasse generalmente che i microsporidi che infettano l’uomo infettassero pazienti immunocompromessi, ora sono stati segnalati anche in individui immunocompetenti [23, 26,27,28].

I microsporidi differiscono nella gamma dell'ospite e nella specificità dell'ospite; tuttavia, hanno tutte un unico organello infettivo, il tubo polare, definito anche come filamento polare nelle spore mature. In risposta alla stimolazione ambientale appropriata, la spora germina con il filamento polare estroflesso, come un dito rovesciato di un guanto, formando un tubo polare cavo [29, 30]. Il processo di espulsione del filamento polare è così rapido che le specie Encephalitozoon impiegano meno di 500 ms per l'accensione del filamento polare e il passaggio del carico infetto attraverso il tubo polare, mentre la velocità di A. algerae che emerge nel tubo polare arriva fino a 300 µm. /s, con solo 1,6 s richiesti per l'intero processo [31]. Infine, lo sporoplasma infettivo viene trasportato nella cellula ospite per completare l’invasione microsporidica [32]. Tuttavia, il processo mediante il quale il tubo polare media l’ingresso dello sporoplasma nelle cellule ospiti non è ancora chiaro. Attualmente sono stati osservati due fenomeni: uno in cui il tubo polare penetra nella membrana della cellula ospite per trasportare direttamente lo sporoplasma infettivo nell'ospite [33, 34], e l'altro in cui il tubo polare si attacca alla membrana della cellula ospite, formando sinapsi per creare un microambiente protetto per lo sporoplasma, dopo di che lo sporoplasma viene trasportato nelle cellule ospiti mediante endocitosi [35]. Pertanto, il tubo polare svolge un ruolo importante nell'infezione da microsporidi.