マラリア寄生虫におけるトランスレーショナルコントロールの分子機構の解明

The molecular machinery of translational control in malaria parasites.

• Sandra Bennink
• Gabriele Pradel

抄録

翻訳制御は、その転写物から合成されるタンパク質のレベルを調節し、環境刺激に応答して遺伝子発現を迅速に調節するための鍵となる。翻訳の制御はマラリア寄生虫にとって特に重要である。マラリア寄生虫は、ヒトと蚊の宿主の様々な器官での様々な複製段階と蚊の中腸での有性生殖段階を含む複雑なライフサイクルを経ている。特に、休止期の感染段階は、ヒトから蚊へ、またその逆の場合も、一度切り替わると、新しい環境に迅速に適応するためにトランスレーショナルコントロールに依存しています。現在、Plasmodiumでは、(1)翻訳開始複合体に作用するグローバルな制御、(2)シス制御要素、mRNA結合タンパク質、翻訳リプレッサーが関与するmRNA特異的な制御、(3)Ccr4-NotとRNAエキソソーム複合体による誘導mRNA崩壊、の3つの制御機構が提案されている。翻訳を制御する主要な分子はマラリア寄生虫では高度に保存されており、多様な原虫段階におけるタンパク質合成のアップレギュレーションやダウンレギュレーションにつながる複雑な経路について、多くの研究が明らかにされている。ここでは、マラリア原虫のライフサイクル進行中の翻訳制御に関する最近の知見に焦点を当て、タンパク質合成の制御に関与する分子について議論する。

Translational control regulates the levels of protein synthesized from its transcript and is key for the rapid adjustment of gene expression in response to environmental stimuli. The regulation of translation is of special importance for malaria parasites, which pass through a complex life cycle that includes various replication phases in the different organs of the human and mosquito hosts and a sexual reproduction phase in the mosquito midgut. In particular, the quiescent transmission stages rely on translational control to rapidly adapt to the new environment, once they switch over from the human to the mosquito and vice versa. Three control mechanisms are currently proposed in Plasmodium, (1) global regulation that acts on the translation initiation complex; (2) mRNA-specific regulation, involving cis control elements, mRNA-binding proteins and translational repressors; and (3) induced mRNA decay by the Ccr4-Not and the RNA exosome complex. The main molecules controlling translation are highly conserved in malaria parasites and an increasing number of studies shed light on the interwoven pathways leading to the up or downregulation of protein synthesis in the diverse plasmodial stages. We here highlight recent findings on translational control during life cycle progression of Plasmodium and discuss the molecules involved in regulating protein synthesis.

© 2019 The Authors. Molecular Microbiology published by John Wiley & Sons Ltd.