Un secret al colesterolului din interiorul căpușelor poate opri răspândirea bolii Lyme

Ixodes scapularis, căpușa cerbului din America de Nord, este vector pentru multiple patogene responsabile de boli importante, cum ar fi Anaplasma phagocytophilum (agenții anaplasmozei) și Borrelia burgdorferi (agenții bolii Lyme). Creșterea continuă a cazurilor raportate de boli transmise prin căpușe subliniază nevoia identificării unor noi mecanisme moleculare implicate în colonizarea vectorului și dezvoltarea strategiilor de control.
Răspunsul celular la proteinele nepliate (UPR – unfolded protein response) reprezintă un mecanism esențial de adaptare la stresul reticulului endoplasmatic. Este coordonat de trei receptori principali: IRE1α, PERK și ATF6. Anterior, s-a demonstrat că IRE1α limitează infecția prin activarea răspunsului imun, în timp ce PERK facilitează persistența bacteriană prin activarea factorului antioxidant Nrf2. Rolul receptorului ATF6 în vectorii artropozi a rămas insuficient explorat.

Despre studiu

Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Washington au arătat că infecția cu Anaplasma phagocytophilum și Borrelia burgdorferi activează ATF6 în celulele căpușei. Metodele folosite au inclus:

• Analize cu plasmide reporter de luciferază pentru cuantificarea activării ATF6.
• qRT-PCR pentru măsurarea expresiei genei atf6 în larve și celule ISE6 infectate.
• Silencing ARN (RNAi) pentru reducerea expresiei atf6 și evaluarea impactului asupra încărcării bacteriene.
• Modelare proteică cu AlphaFold și analiza regiunilor promotor cu un script personalizat în R, pentru a identifica gene reglate de ATF6 în genomul Ixodes.
• Experimente cu activatori farmacologici ai ATF6 și testarea expresiei stomatinei ca țintă potențială.

Rezultatele sugerează că ATF6 este activat de patogeni și are un rol critic în susținerea infecției prin reglarea stomatinei.

Rezultate principale

ATF6 este activat în timpul infecției și facilitează colonizarea microbiană

Studiul a demonstrat:

• Creșterea semnificativă a expresiei atf6 în larve infectate comparativ cu martorii neinfectați.
• Localizarea nucleară a proteinei ATF6 activată în celulele de căpușă infectate cronic.
• Reducerea încărcării bacteriene în celulele de căpușă după knockdown-ul atf6 prin RNAi.

Identificarea stomatinei ca genă reglată de ATF6

Prin scanarea promotorilor genici ai căpușei, autorii au identificat stomatina, implicată în homeostazia lipidelor și transportul vezicular, drept un nou potențial efect al activării ATF6. Analizele GO au arătat că stomatina este implicată în:

• Imunitate.
• Reglarea proceselor bacteriene.
• Semnalizare celulară și asociere cu reticulul endoplasmatic.

Validarea reglării stomatinei de către ATF6

Prin combinarea mai multor metode experimentale, s-au obținut dovezi solide:

• Activarea farmacologică a ATF6 cu AA147 a crescut expresia stomatinei în celulele ISE6 într-o manieră doză-dependentă.
• Silencing-ul atf6 a redus expresia stomatinei.
• Un test reporter cu plasmide a confirmat că ATF6 și NF-Y se leagă de promotorul stomatinei și activează transcripția.
• Mutarea situsului de legare ATF6 în promotorul stomatinei a eliminat activitatea reporterului de luciferază.

Stomatina facilitează colonizarea Anaplasmei în căpușe

Analizele in vivo au demonstrat că:

• Larvele infectate cu A. phagocytophilum prezintă niveluri crescute de stomatină.
• Reducerea expresiei stomatinei prin RNAi a scăzut semnificativ încărcarea bacteriană atât în celulele ISE6, cât și în larve.

Stomatina modulează dinamica colesterolului

Prin teste biochimice și microscopie cu filipină, autorii au evidențiat că:

• Infecția cu Anaplasma induce acumularea colesterolului în celulele căpușei.
• Silencing-ul stomatinei crește nivelul total de colesterol celular, dar reduce semnificativ disponibilitatea colesterolului în vacuolele bacteriene.
• Bacteriile recoltate din celule cu stomatină redusă conțin cantități mai mici de colesterol și prezintă morule mai mici, indicând o capacitate redusă de replicare.

Reglarea stomatinei prin ATF6 este specifică artropodelor

Prin folosirea platformei web ArthroQuest, autorii au demonstrat că situsurile de legare ATF6 în promotorul stomatinei sunt absente la oameni, dar prezente la majoritatea artropodelor hematofage, sugerând un mecanism evolutiv particular al vectorilor.

Concluzii

Acest studiu oferă o perspectivă inovatoare asupra modului în care stresul celular și răspunsul UPR contribuie la competența vectorială a căpușelor:

• ATF6 este activat de infecția cu patogeni și reglează rețele transcripționale ce favorizează supraviețuirea microbiană.
• Stomatina reprezintă un element central în homeostazia colesterolului și susține infecția bacteriană.
• Reglarea stomatinei de către ATF6 pare a fi o trăsătură unică artropodelor, cu potențial de a fi exploatată de diverși agenți patogeni transmisi vectorial.

În ansamblu, aceste date deschid perspective pentru dezvoltarea unor strategii de control al bolilor transmise prin căpușe prin țintirea rețelelor de stres celular care susțin infecția microbiană.