Apicoplast
Un apicoplasto es un plastidio no fotosintético derivado que se encuentra en la mayoría de Apicomplexa , incluidos Toxoplasma gondii , Plasmodium falciparum y otras especies de Plasmodium (parásitos que causan malaria ), pero no en otros como Cryptosporidium . Se originó a partir de algas a través de endosimbiosis secundaria ; existe un debate sobre si se trataba de un alga verde o roja . El apicoplasto está rodeado por cuatro membranas dentro de la parte más externa del sistema de endomembranas. [1] El apicoplasto alberga vías metabólicas importantes como la síntesis de ácidos grasos , la síntesis de precursores de isoprenoides y partes de la vía biosintética del hemo . [2]
Significado
Los apicoplastos son un plastidio relicto , no fotosintético, que se encuentra en la mayoría de los parásitos protozoarios pertenecientes al filo Apicomplexa . [3] [4] Entre los parásitos apicomplexa más infames se encuentra Plasmodium falciparum , un agente causante de malaria grave . Debido a que los apicoplastos son vitales para la supervivencia del parásito, proporcionan un objetivo atractivo para los medicamentos antipalúdicos. [5] Específicamente, las propiedades similares a las plantas de los apicoplastos proporcionan un objetivo para los medicamentos herbicidas . [4] Y, con la aparición de cepas de malaria resistentes a los tratamientos actuales, es primordial que se exploren y comprendan nuevas terapias, como los herbicidas. [5] Además, los herbicidas pueden ser capaces de dirigirse específicamente al apicoplasto similar a la planta del parásito sin ningún efecto notable en las células del huésped mamífero. [ cita requerida ]
Origen evolutivo
La evidencia sugiere que el apicoplasto es un producto de la endosimbiosis secundaria , [6] y que el apicoplasto puede ser homólogo del plastidio secundario de las algas dinoflageladas estrechamente relacionadas . Una antigua cianobacteria fue engullida primero por una célula eucariota pero no fue digerida. La bacteria escapó de ser digerida porque formó una relación simbiótica con la célula eucariota huésped; tanto el eucariota como la bacteria se beneficiaron mutuamente de su novedosa existencia compartida. [7] El resultado de la endosimbiosis primaria fue un alga eucariota fotosintética. Un descendiente de esta alga eucariota fue luego engullido por un eucariota heterotrófico con el que formó su propia relación simbiótica y se conservó como un plastidio. [8] El apicoplasto evolucionó en su nuevo papel para preservar solo aquellas funciones y genes necesarios para contribuir beneficiosamente a la relación huésped-orgánulo. El genoma ancestral de más de 150 kb se redujo mediante deleciones y reordenamientos hasta su tamaño actual de 35 kb. [4] Durante la reorganización del plástido, el apicoplasto perdió su capacidad de fotosintetizar. [8] Se plantea la hipótesis de que estas pérdidas de función se produjeron en una etapa evolutiva temprana para haber permitido tiempo suficiente para la degradación completa de los relictos fotosintéticos reconocidos [4] y la desaparición de un nucleomorfo . [8]
Arquitectura y distribución
La mayoría de los Apicomplexa contienen un único apicoplasto con forma ovoide que se encuentra en la parte anterior de la célula parásita invasora. [4] El apicoplasto está situado muy cerca del núcleo de la célula y a menudo está estrechamente asociado con una mitocondria . El pequeño plástido, de solo 0,15–1,5 μm de diámetro, [4] está rodeado por cuatro membranas. [8] Las dos membranas internas se derivan de las membranas del plástido de las algas; [4] la siguiente membrana se llama membrana periplástida y se deriva de la membrana plasmática de las algas; Finalmente, la membrana más externa pertenece al sistema de endomembranas del huésped. [9] Dentro del estroma del apicoplasto hay una cadena de ADN circular de 35 kb de largo que codifica aproximadamente 30 proteínas, ARNt y algunos ARN . [8] Hay partículas sospechosas de ser ribosomas bacterianos. [5] El plástido, al menos en las especies de Plasmodium , también contiene "verticilos tubulares" de membrana que tienen un parecido sorprendente con los tilacoides [4] de sus parientes cloroplásticos . [8] La importación de proteínas al apicoplasto a través de las cuatro membranas ocurre mediante complejos de translocación que se originan en el plástido de las algas (por ejemplo: [10] ) o de una duplicación de la degradación de proteínas asociada al retículo endoplásmico (por ejemplo: [11] ).
Función
El apicoplasto es un orgánulo vital para la supervivencia del parásito. [4] Se cree que la tetraciclina , un antibiótico que también se utiliza para combatir las infecciones de malaria , funciona dirigiéndose al apicoplasto. [12] Alberga cuatro vías metabólicas principales:
Síntesis de ácidos grasos
La destrucción del apicoplasto no mata inmediatamente al parásito , sino que le impide invadir nuevas células hospedadoras. Esta observación sugiere que el apicoplasto puede estar involucrado en el metabolismo de los lípidos . Si no puede sintetizar suficientes ácidos grasos , el parásito no puede formar la vacuola parasitófora (VP), que es imprescindible para una invasión exitosa de las células hospedadoras. Esta conclusión está respaldada por el descubrimiento de la maquinaria de la sintetasa de ácidos grasos (SAG) de tipo II en el apicoplasto. [5]
Síntesis de isoprenoides
También se cree que el apicoplasto tiene un papel en la síntesis de isoprenoides , que son grupos prostéticos en muchas enzimas y también actúan como precursores de ubiquinonas (involucradas en el transporte de electrones) y dolicoles (involucrados en la formación de glucoproteínas ). [1] El apicoplasto contiene la vía 2- C -Metil- D -eritritol 4-fosfato (MEP)/1-desoxi- D -xilulosa-5-fosfato (DOXP) para la síntesis de precursores de isoprenoides y es el único sitio para dicha síntesis en la célula de Plasmodium . [1]
Síntesis del hemo
El apicoplasto también se ha relacionado con la síntesis del hemo [5] y la síntesis de aminoácidos . También se ha sugerido que tiene un papel en el desarrollo celular. Sin embargo, estas funciones son meras postulaciones y aún no están respaldadas de manera concluyente por la experimentación. [4]
Síntesis de grupos de hierro y azufre
Se han identificado varias enzimas biosintéticas del grupo hierro-azufre, incluidas SufB u Orf470, en el genoma del apicoplasto. [1]
Referencias
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