Decrypting the complexity of the human malaria parasite biology through systems biology approaches

Abstract

The human malaria parasite, Plasmodium falciparum, is a unicellular protozoan responsible for over half a million deaths annually. With a complex life cycle alternating between human and invertebrate hosts, this apicomplexan is notoriously adept at evading host immune responses and developing resistance to all clinically administered treatments. Advances in omics-based technologies, increased sensitivity of sequencing platforms and enhanced CRISPR based gene editing tools, have given researchers access to more in-depth and untapped information about this enigmatic micro-organism, a feat thought to be infeasible in the past decade. Here we discuss some of the most important scientific achievements made over the past few years with a focus on novel technologies and platforms that set the stage for subsequent discoveries. We also describe some of the systems-based methods applied to uncover gaps of knowledge left through single-omics applications with the hope that we will soon be able to overcome the spread of this life-threatening disease.

Divergências na distribuição dos genes V(D)J codificadores de anticorpos contra antígenos do >i<P. falciparum>/i< nos genomas modernos da África e do Círculo Ártico, e nos genomas dos Neandertais

“…Os anticorpos contra essa porção repetitiva da CSP desempenham um papel vital no desenvolvimento da imunidade protetora (13). Após 30 a 60 minutos da inoculação inicial (14), os esporozoítos entram na corrente sanguínea e alcançam o fígado (15), escapando assim da imunidade do hospedeiro ou de serem retirados da circulação pelo sistema linfático (16), iniciando o ciclo hepático do parasita (15). Nessa fase, os esporozoítos invadem os hepatócitos, se multiplicam e se diferenciam em esquizontes, que produzem milhares de merozoítos hepáticos (15).…”

“…Nessa fase, os esporozoítos invadem os hepatócitos, se multiplicam e se diferenciam em esquizontes, que produzem milhares de merozoítos hepáticos (15). Entre 6 e 10 dias (14), os merozoítos são liberados na corrente sanguínea, dando início ao ciclo sanguíneo da doença (8). Esse ciclo envolve a invasão dos eritrócitos pelos merozoítos por meio de interações específicas entre a Proteína Homóloga de Ligação a Reticulócitos 5 (PfRH5) (do inglês reticulocyte-binding protein homologue 5) do P. falciparum (Pf), que se liga ao receptor Basigin no eritrócito, marcando uma etapa crucial e irreversível no processo de invasão da hemácia (17).…”

“…Dentro da hemácia, o parasita se encontra envolvido pela membrana do vacúolo parasitóforo e remodela a célula hospedeira, causando modificações internas e externas que permitem sua sobrevivência e reprodução (8). Nessa etapa, o P. falciparum passa por reprodução assexuada, sofrendo mudanças morfológicas desde o estágio de anel até o estágio de trofozoíto e, finalmente, o estágio de esquizonte maduro (14). Este é o segundo ciclo de reprodução assexuada, e em 24 a 72 horas o parasita replica seu genoma haplóide (16,19).…”

“…Quando um mosquito se alimenta do sangue de um hospedeiro infectado, os gametócitos passam por desenvolvimento sexual no interior do mosquito (19). Minutos após entrarem no intestino médio do vetor, os gametócitos masculinos e femininos se diferenciam em gametas, que se fundem para formar um zigoto diplóide, que se desenvolverá em um oocineto móvel (14). Os oocinetos expressam em sua superfície a proteína de superfície da fase sexuada Pfs25 do P. falciparum (do inglês Plasmodium falciparum sexual-stage surface protein), que é importante para a sobrevivência do oocineto no intestino médio rico em proteases do mosquito, na invasão do epitélio do intestino médio e na maturação do oocisto (21).…”