Protein processing in Plasmodium falciparum?

Abstract

The genomes from the organisms of the Plasmodium genus, the causative agents of human and animal malaria, are characterized by an extreme high A+T content and an associated abundant low complexity inserts within their proteins. The enzyme glucose-6-phosphate dehydrogenase-6-phosphogluconolactonase (G6PD6PGL) found in Plasmodium species has unique structural and bifunctional characteristics. Here, we report the expression analysis of P. faciparum G6PD6PGL along the intraerythrocytic cycle by immunological analysis with antibodies raised against its N- and C- terminal domains. The pattern modification of band sizes at the different stages of parasite development suggest intracellular protein processing involving the cleavage of the native bifunctional form to produce two main fragments. In vitro RNA-mediated PfG6PD-6PGL gene silencing, studied along short-term parasite development also revealed the apparent intracellular protein modification dependent on the parasite stage. Fragment sizes were consistent with separating both catalytic functions of the enzyme. The proteolytic machinery underlying this specific PfG6PD-6PGL proccesing is still unknown in P. falciparum but suggests the existence of distinctive mechanisms in the parasite to deal with unique protein structures of essential function resulting from its genome evolution

Keywords: Malaria.—Protein processing.—Glucose-6-phosphate dehydrogenase.—Gene silencing.—dsRNA.

Resumen

Los genomas de los organismos del género Plasmodium, agente causante de la malaria humana y animal, se caracterizan por un alto contenido en A+T e inserciones de baja complejidad en sus proteínas. La enzima glucosa-6-fosfato deshidrogenasa-6-fosfogluconolactonasa (G6PD-6PGL) de las especies de Plasmodium posee unas características estructurales y bifuncionales únicas. En el presente trabajo analizamos la expresión de la G6PD-6PGL de P. faciparum a lo largo del ciclo intraeritrocítico mediante análisis inmunológico con anticuerpos frente a sus dominios N- y C- terminal. La modificación del tamaño del patrón de bandas en los diferentes estadios del desarrollo del parásito sugiere un procesamiento intracelular de la proteína que implicaría que la forma nativa bifuncional genera dos fragmentos principales. El silenciamiento in vitro del gen PfG6PD-6PGL, mediante ARN de interferencia, durante el desarrollo a corto plazo del parásito, también reveló la aparente modificación intracelular de la proteína dependiente del estadio de su ciclo vital. El tamaño de los fragmentos fue consistente con la separación de las dos funciones catalíticas de la enzima. Aunque en P. falciparum no se ha identificado la maquinaria proteolítica de este procesamiento específico de PfG6PD6PGL, nuestros resultados sugieren la existencia de mecanismos especializados para el procesamiento intracelular de este tipo de proteínas de estructura única y de función esencial, y que han podido aparecer como consecuencia de la particular evolución de su genoma.

Palabras clave: Malaria.—Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa.—Silenciamiento de genes.—ARN de interferencia.