A malária é causada por parasitas Plasmodium falciparum, e embora vários aspectos ainda sejam desconhecidos, é sabido que a regulação do ciclo intraeritrocítico é crítica para a compreensão do ciclo celular e patogênese. A melatonina modula o ciclo de P. falciparum promovendo a sincronização, mas, o mecanismo de transdução de sinal é parcialmente caracterizado, envolvendo variações citosólicas de cálcio, AMPc e ativação da PKA. Modificações pós-traducionais participam na via de sinalização, e diversas proteínas quinase podem estar envolvidas na sinalização por melatonina. eIF2α fosforilado é capaz de ativar a tradução de mRNAs em resposta a situações desfavoráveis. O genoma de P. falciparum codifica três quinases cujo substrato é eIF2α: PfeIK1, PfeIK2 e PfPK4. Investigamos o papel da PfeIK1 na via de transdução de sinal de melatonina usando cepas nocaute para PfeIK1. Além disso, os efeitos de metabólitos da degradação do heme sobre a fosforilação de eIF2α. Sugerimos que o mecanismo de fosforilação e defosforilação de eIF2α possam ser relevantes para a resposta do parasita a hemina ou biliverdina. Nossos dados indicam a PfeIK1, juntamente com a PfK7 e PKA, como quinases-chaves no controle do desenvolvimento durante o ciclo intraeritrocítico. / Malaria is caused by Plasmodium falciparum parasites, and although some aspects are still unknown, its established that the intraerythrocytic cycle regulation is critic for understanding the cell cycle and pathogenesis of the parasite. Melatonin modulates the cycle of P. falciparum promoting synchronization; however, the signal transduction mechanism is partially characterized, and it contains cytosolic variations of calcium, AMPc and PKA activation. Post-translational modifications participate in this signal pathway, and several kinase proteins may be involved in melatonin signaling pathway. Phosphorylated eIF2α is able to activate mRNAs translation in stress conditions. The genome of P. falciparum encodes three kinases whose substrate is eIF2α: PfeIK1, PfeIK2 e PfPK4. We investigate the role of PfeIK1 in melatonin signaling pathway by using knockout strains for PfeIK1. Furthermore, we investigate the effects of heme degradation metabolities in eIF2α phosphorylation. We suggest that the phosphorylation and dephosphorylation mechanisms of eIF2α may be relevant for parasite response to heme and billiverdin. Our data indicates PfeIK1, PfK7 and PKA as key kinases for the development control during intraerythrocytic cycle.

Estudamos o papel de quinases de Plasmodium na modulação, via derivados de triptofano, no ciclo celular do parasita. Foram realizadas análises com melatonina, N-acetilserotonina, triptamina e serotonina, avaliadas através de microscopia e citometria de fluxo. Parasitas deficientes para as proteínas PfNEK2, PfNEK3 e PfMAP1 apresentaram respostas similares ao parasita selvagem enquanto pfpk7- e pfeik1- não apresentaram resposta aos compostos indólicos. Estes dados sugerem envolvimento das quinases PfPK7 e PfeIK1 na transdução de sinal via compostos derivados de triptofano na modulação do ciclo intraeritrocítico em P. falciparum. Ensaios de medidas de cálcio intracelular mostraram que a ausência de pfpk7- leva a uma atenuação na liberação de cálcio promovida por melatonina, sugerindo que a ativação desta quinase é importante no aumento de cálcio citosólico. Estes resultados ampliaram a compreensão dos mecanismos moleculares que regulam resposta a melatonina. / We evaluated the role of Plasmodium kinases in the modulation, via tryptophan derivatives, of the parasite cell cycle. We performed analysis with melatonin, N-acetylserotonin, tryptamine and serotonin through blood smears and flow cytometry analyzes. Parasites deficient in the proteins PfNEK2, PfNEK3 and PfMAP1 showed similar responses to the wild type while pfpk7- e pfeik1- did not respond to the indolic compounds. This data suggest the involvement of the kinases PfPK7 and PfeIK1 in melatonin signal transduction for cell cycle modulation in P.falciparum. Intracellular calcium measurement assays showed that pfpk7- diminished the ability of melatonin to rise cytosolic calcium concentration, suggesting that this kinase is involved with cytosolic calcium increase. These results expand the understanding of the molecular mechanisms that regulate melatonin-dependent cell cycle modulation.

Estudamos o papel de quinases de Plasmodium na modulação, via derivados de triptofano, no ciclo celular do parasita. Foram realizadas análises com melatonina, N-acetilserotonina, triptamina e serotonina, avaliadas através de microscopia e citometria de fluxo. Parasitas deficientes para as proteínas PfNEK2, PfNEK3 e PfMAP1 apresentaram respostas similares ao parasita selvagem enquanto pfpk7- e pfeik1- não apresentaram resposta aos compostos indólicos. Estes dados sugerem envolvimento das quinases PfPK7 e PfeIK1 na transdução de sinal via compostos derivados de triptofano na modulação do ciclo intraeritrocítico em P. falciparum. Ensaios de medidas de cálcio intracelular mostraram que a ausência de pfpk7- leva a uma atenuação na liberação de cálcio promovida por melatonina, sugerindo que a ativação desta quinase é importante no aumento de cálcio citosólico. Estes resultados ampliaram a compreensão dos mecanismos moleculares que regulam resposta a melatonina. / We evaluated the role of Plasmodium kinases in the modulation, via tryptophan derivatives, of the parasite cell cycle. We performed analysis with melatonin, N-acetylserotonin, tryptamine and serotonin through blood smears and flow cytometry analyzes. Parasites deficient in the proteins PfNEK2, PfNEK3 and PfMAP1 showed similar responses to the wild type while pfpk7- e pfeik1- did not respond to the indolic compounds. This data suggest the involvement of the kinases PfPK7 and PfeIK1 in melatonin signal transduction for cell cycle modulation in P.falciparum. Intracellular calcium measurement assays showed that pfpk7- diminished the ability of melatonin to rise cytosolic calcium concentration, suggesting that this kinase is involved with cytosolic calcium increase. These results expand the understanding of the molecular mechanisms that regulate melatonin-dependent cell cycle modulation.

A malária é causada por parasitas Plasmodium falciparum, e embora vários aspectos ainda sejam desconhecidos, é sabido que a regulação do ciclo intraeritrocítico é crítica para a compreensão do ciclo celular e patogênese. A melatonina modula o ciclo de P. falciparum promovendo a sincronização, mas, o mecanismo de transdução de sinal é parcialmente caracterizado, envolvendo variações citosólicas de cálcio, AMPc e ativação da PKA. Modificações pós-traducionais participam na via de sinalização, e diversas proteínas quinase podem estar envolvidas na sinalização por melatonina. eIF2α fosforilado é capaz de ativar a tradução de mRNAs em resposta a situações desfavoráveis. O genoma de P. falciparum codifica três quinases cujo substrato é eIF2α: PfeIK1, PfeIK2 e PfPK4. Investigamos o papel da PfeIK1 na via de transdução de sinal de melatonina usando cepas nocaute para PfeIK1. Além disso, os efeitos de metabólitos da degradação do heme sobre a fosforilação de eIF2α. Sugerimos que o mecanismo de fosforilação e defosforilação de eIF2α possam ser relevantes para a resposta do parasita a hemina ou biliverdina. Nossos dados indicam a PfeIK1, juntamente com a PfK7 e PKA, como quinases-chaves no controle do desenvolvimento durante o ciclo intraeritrocítico. / Malaria is caused by Plasmodium falciparum parasites, and although some aspects are still unknown, its established that the intraerythrocytic cycle regulation is critic for understanding the cell cycle and pathogenesis of the parasite. Melatonin modulates the cycle of P. falciparum promoting synchronization; however, the signal transduction mechanism is partially characterized, and it contains cytosolic variations of calcium, AMPc and PKA activation. Post-translational modifications participate in this signal pathway, and several kinase proteins may be involved in melatonin signaling pathway. Phosphorylated eIF2α is able to activate mRNAs translation in stress conditions. The genome of P. falciparum encodes three kinases whose substrate is eIF2α: PfeIK1, PfeIK2 e PfPK4. We investigate the role of PfeIK1 in melatonin signaling pathway by using knockout strains for PfeIK1. Furthermore, we investigate the effects of heme degradation metabolities in eIF2α phosphorylation. We suggest that the phosphorylation and dephosphorylation mechanisms of eIF2α may be relevant for parasite response to heme and billiverdin. Our data indicates PfeIK1, PfK7 and PKA as key kinases for the development control during intraerythrocytic cycle.