Published August 15, 2018
| Version v1
Publication
Open
Unraveling the Plasmodium vivax sporozoite transcriptional journey from mosquito vector to human host
Creators
- 1. University of South Florida
- 2. Center for Global Health
- 3. Birla Institute of Technology and Science, Pilani
- 4. Armed Forces Research Institute of Medical Science
- 5. National Institute of Allergy and Infectious Diseases
Description
Malaria parasites transmitted by mosquito bite are remarkably efficient in establishing human infections. The infection process requires roughly 30 minutes and is highly complex as quiescent sporozoites injected with mosquito saliva must be rapidly activated in the skin, migrate through the body, and infect the liver. This process is poorly understood for Plasmodium vivax due to low infectivity in the in vitro models. To study this skin-to-liver-stage of malaria, we used quantitative bioassays coupled with transcriptomics to evaluate parasite changes linked with mammalian microenvironmental factors. Our in vitro phenotyping and RNA-seq analyses revealed key microenvironmental relationships with distinct biological functions. Most notable, preservation of sporozoite quiescence by exposure to insect-like factors coupled with strategic activation limits untimely activation of invasion-associated genes to dramatically increase hepatocyte invasion rates. We also report the first transcriptomic analysis of the P. vivax sporozoite interaction in salivary glands identifying 118 infection-related differentially-regulated Anopheles dirus genes. These results provide important new insights in malaria parasite biology and identify priority targets for antimalarial therapeutic interventions to block P. vivax infection.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
طفيليات الملاريا التي تنتقل عن طريق لدغة البعوض فعالة بشكل ملحوظ في إنشاء العدوى البشرية. تستغرق عملية العدوى ما يقرب من 30 دقيقة وهي معقدة للغاية حيث يجب تنشيط البوغيات الهادئة المحقونة بلعاب البعوض بسرعة في الجلد، وتهاجر عبر الجسم، وتصيب الكبد. هذه العملية غير مفهومة بشكل جيد للمتصورة النشيطة بسبب انخفاض العدوى في النماذج المختبرية. لدراسة هذه المرحلة من الملاريا من الجلد إلى الكبد، استخدمنا المقايسات الحيوية الكمية إلى جانب علم النسخ لتقييم تغيرات الطفيليات المرتبطة بالعوامل البيئية الدقيقة للثدييات. كشفت تحليلات التنميط الظاهري في المختبر وتحليلات الحمض النووي الريبي عن علاقات بيئية دقيقة رئيسية مع وظائف بيولوجية متميزة. والأهم من ذلك، أن الحفاظ على هدوء الحيوانات البوغية من خلال التعرض لعوامل شبيهة بالحشرات إلى جانب التنشيط الاستراتيجي يحد من التنشيط المفاجئ للجينات المرتبطة بالغزو لزيادة معدلات غزو الخلايا الكبدية بشكل كبير. نبلغ أيضًا عن أول تحليل نصي لتفاعل P. vivax sporozoite في الغدد اللعابية يحدد 118 جينًا لفيروس الأنوفيليس المرتبط بالعدوى والمنظم بشكل تفاضلي. توفر هذه النتائج رؤى جديدة مهمة في بيولوجيا طفيليات الملاريا وتحدد الأهداف ذات الأولوية للتدخلات العلاجية المضادة للملاريا لمنع عدوى P. vivax.Translated Description (French)
Les parasites du paludisme transmis par les piqûres de moustiques sont remarquablement efficaces pour établir des infections humaines. Le processus d'infection prend environ 30 minutes et est très complexe car les sporozoïtes tranquilles injectés avec de la salive de moustique doivent être rapidement activés dans la peau, migrer à travers le corps et infecter le foie. Ce processus est mal compris pour Plasmodium vivax en raison de la faible infectivité dans les modèles in vitro. Pour étudier ce stade peau à foie du paludisme, nous avons utilisé des bioessais quantitatifs couplés à la transcriptomique pour évaluer les changements parasitaires liés aux facteurs microenvironnementaux des mammifères. Nos analyses de phénotypage in vitro et d'ARN-seq ont révélé des relations microenvironnementales clés avec des fonctions biologiques distinctes. Plus remarquable encore, la préservation de la quiescence des sporozoïtes par exposition à des facteurs similaires à ceux des insectes, associée à une activation stratégique, limite l'activation intempestive des gènes associés à l'invasion pour augmenter considérablement les taux d'invasion des hépatocytes. Nous rapportons également la première analyse transcriptomique de l'interaction sporozoïte de P. vivax dans les glandes salivaires identifiant 118 gènes d'Anopheles dirus à régulation différentielle liés à l'infection. Ces résultats fournissent de nouvelles informations importantes sur la biologie du parasite du paludisme et identifient des cibles prioritaires pour les interventions thérapeutiques antipaludiques visant à bloquer l'infection par P. vivax.Translated Description (Spanish)
Los parásitos de la malaria transmitidos por la picadura de mosquito son notablemente eficientes en el establecimiento de infecciones humanas. El proceso de infección requiere aproximadamente 30 minutos y es muy complejo, ya que los esporozoitos quiescentes inyectados con saliva de mosquito deben activarse rápidamente en la piel, migrar a través del cuerpo e infectar el hígado. Este proceso es poco conocido para Plasmodium vivax debido a la baja infectividad en los modelos in vitro. Para estudiar esta etapa de la malaria de piel a hígado, utilizamos bioensayos cuantitativos junto con transcriptómica para evaluar los cambios parasitarios relacionados con los factores microambientales de los mamíferos. Nuestros análisis de fenotipado in vitro y RNA-seq revelaron relaciones microambientales clave con distintas funciones biológicas. Lo más notable es que el mantenimiento de la quiescencia de los esporozoítos mediante la exposición a factores similares a los insectos, junto con la activación estratégica, limita la activación prematura de los genes asociados a la invasión para aumentar drásticamente las tasas de invasión de hepatocitos. También informamos el primer análisis transcriptómico de la interacción del esporozoito P. vivax en las glándulas salivales que identifica 118 genes de Anopheles dirus regulados diferencialmente relacionados con la infección. Estos resultados proporcionan nuevos conocimientos importantes sobre la biología del parásito de la malaria e identifican objetivos prioritarios para las intervenciones terapéuticas antipalúdicas para bloquear la infección por P. vivax.Files
s41598-018-30713-1.pdf.pdf
Files
(3.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:89d889fe653bfd5deccd4807dd3d9ffa
|
3.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- كشف رحلة المتصورة النشيطة sporozoite النصية من ناقل البعوض إلى المضيف البشري
- Translated title (French)
- Démêler le parcours transcriptionnel du sporozoïte de Plasmodium vivax du vecteur moustique à l'hôte humain
- Translated title (Spanish)
- Desentrañando el viaje transcripcional del esporozoito Plasmodium vivax del vector mosquito al huésped humano
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2887745587
- DOI
- 10.1038/s41598-018-30713-1
References
- https://openalex.org/W1561188778
- https://openalex.org/W1566952502
- https://openalex.org/W1771142266
- https://openalex.org/W1908501249
- https://openalex.org/W1923119978
- https://openalex.org/W1933579528
- https://openalex.org/W1966293966
- https://openalex.org/W1969353942
- https://openalex.org/W1974544457
- https://openalex.org/W1986640433
- https://openalex.org/W1990129128
- https://openalex.org/W1992620593
- https://openalex.org/W1994184498
- https://openalex.org/W1995079151
- https://openalex.org/W1997681499
- https://openalex.org/W1998476565
- https://openalex.org/W1999475846
- https://openalex.org/W2001506883
- https://openalex.org/W2002028898
- https://openalex.org/W2003107785
- https://openalex.org/W2007759522
- https://openalex.org/W2008522889
- https://openalex.org/W2011830580
- https://openalex.org/W2014416747
- https://openalex.org/W2021528981
- https://openalex.org/W2021585855
- https://openalex.org/W2028531369
- https://openalex.org/W2033113133
- https://openalex.org/W2045571578
- https://openalex.org/W2048404510
- https://openalex.org/W2053551770
- https://openalex.org/W2053643682
- https://openalex.org/W2053671079
- https://openalex.org/W2053690507
- https://openalex.org/W2056401826
- https://openalex.org/W2064102894
- https://openalex.org/W2064194149
- https://openalex.org/W2064769066
- https://openalex.org/W2067811355
- https://openalex.org/W2071270092
- https://openalex.org/W2082270598
- https://openalex.org/W2091878865
- https://openalex.org/W2097432479
- https://openalex.org/W2100305481
- https://openalex.org/W2103017472
- https://openalex.org/W2114104545
- https://openalex.org/W2114882995
- https://openalex.org/W2119130553
- https://openalex.org/W2123179582
- https://openalex.org/W2132532398
- https://openalex.org/W2137862593
- https://openalex.org/W2138207763
- https://openalex.org/W2139635264
- https://openalex.org/W2140729960
- https://openalex.org/W2143838330
- https://openalex.org/W2143899017
- https://openalex.org/W2144049034
- https://openalex.org/W2150989648
- https://openalex.org/W2151383900
- https://openalex.org/W2155446588
- https://openalex.org/W2157933004
- https://openalex.org/W2160091950
- https://openalex.org/W2160751263
- https://openalex.org/W2162714623
- https://openalex.org/W2165394742
- https://openalex.org/W2167279371
- https://openalex.org/W2168317585
- https://openalex.org/W2170963096
- https://openalex.org/W2288446786
- https://openalex.org/W2292892401
- https://openalex.org/W2296049424
- https://openalex.org/W2398389157
- https://openalex.org/W2409659455
- https://openalex.org/W2462041221
- https://openalex.org/W2512042668
- https://openalex.org/W2552457465
- https://openalex.org/W2570769655
- https://openalex.org/W2574688908
- https://openalex.org/W2578509236
- https://openalex.org/W2606186391
- https://openalex.org/W2733270802
- https://openalex.org/W2736034930
- https://openalex.org/W2739788388
- https://openalex.org/W2742512231
- https://openalex.org/W2742577290
- https://openalex.org/W2745111025
- https://openalex.org/W2765708496
- https://openalex.org/W2767108732
- https://openalex.org/W2772777925
- https://openalex.org/W2782755660
- https://openalex.org/W2783975198
- https://openalex.org/W2784508279
- https://openalex.org/W2785653371
- https://openalex.org/W2788671292
- https://openalex.org/W2789492226
- https://openalex.org/W2789605577
- https://openalex.org/W2800362720
- https://openalex.org/W2810765852
- https://openalex.org/W38259148