プラスモディウムHSP101のスレッドと展開作用を除去すると、可溶性タンパク質と不溶性タンパク質の輸出の違いが明らかになります

マラリア原虫寄生虫は、タンパク質を赤血球宿主に輸出して生き残る必要があります。輸出されたタンパク質は、寄生虫血漿膜（PPM）と寄生虫圏の液胞膜（PVM）を通過して寄生虫を包んで宿主細胞にアクセスする必要があります。PVMを越えるには、輸出タンパク質（PTEX）のプラスモディウムトランスロコンであるトランスロコンを通過するタンパク質の展開と通過が必要です。この研究では、PTEXのコア成分である熱衝撃タンパク質101（HSP101）が、HSP101の展開および転座機能が非結合になっているトランスジェニックマラリア原虫寄生虫を作成することにより、PVM全体の転座のタンパク質を展開するという最初の直接的な証拠を提供します。驚くべきことに、これらの寄生虫はネイティブタンパク質を輸出することができましたが、同じ条件下でPVMを介してPVMを介してプラスモディウム輸出要素（PEXEL）を持続する可溶性、しっかりと折りたたまれたレポータータンパク質を移行できませんでした。対照的に、同一のペクセルレポータータンパク質ですが、膜貫通ドメインを抱えているが輸出される可能性があり、PPMで以前の展開ステップが発生することを示唆しています。一緒に、これらの結果は、寄生虫タンパク質の輸出が、これらのタンパク質がPTEXに到達する前に分泌経路にどのように提示されるかに依存していることを示しています。したがって、液胞体ドメインまたは赤血球段階輸出タンパク質の大部分を含むタンパク質ではなく、液胞空間に分泌された密着した可溶性タンパク質のみが、HSP101の完全なフォルダーゼ活性を輸出するための絶対的な要件を持っています。宿主の赤血球（RBC）に何百ものタンパク質。これらの輸出タンパク質は、RBCの構造的および機能的特性を大幅に変化させ、寄生虫の病原性と生存において重要な役割を果たします。RBC細胞質にアクセスするために、寄生虫タンパク質は、寄生虫と宿主細胞をインターフェースする膜にある輸出タンパク質（PTEX）のプラスモディウムトランスロコンを通過する必要があります。私たちのデータは、PTEXの成分であるHSP101が、転座を必要とするタンパク質貨物を展開するのに役立つという証拠を提供します。また、可溶性貨物への膜貫通ドメインを添加すると、HSP101モーターと展開活動が除外されている寄生虫によって移行する能力に影響することが明らかになりました。したがって、膜貫通ドメインを持つタンパク質がPTEXの前に代替の展開経路を使用して輸出を促進することを提案します。

Plasmodium parasites must export proteins into their erythrocytic host to survive. Exported proteins must cross the parasite plasma membrane (PPM) and the parasitophorous vacuolar membrane (PVM) encasing the parasite to access the host cell. Crossing the PVM requires protein unfolding and passage through a translocon, the Plasmodium translocon of exported proteins (PTEX). In this study, we provide the first direct evidence that heat shock protein 101 (HSP101), a core component of PTEX, unfolds proteins for translocation across the PVM by creating transgenic Plasmodium parasites in which the unfoldase and translocation functions of HSP101 have become uncoupled. Strikingly, while these parasites could export native proteins, they were unable to translocate soluble, tightly folded reporter proteins bearing the Plasmodium export element (PEXEL) across the PVM into host erythrocytes under the same conditions. In contrast, an identical PEXEL reporter protein but harboring a transmembrane domain could be exported, suggesting that a prior unfolding step occurs at the PPM. Together, these results demonstrate that the export of parasite proteins is dependent on how these proteins are presented to the secretory pathway before they reach PTEX as well as their folded status. Accordingly, only tightly folded soluble proteins secreted into the vacuolar space and not proteins containing transmembrane domains or the majority of erythrocyte-stage exported proteins have an absolute requirement for the full unfoldase activity of HSP101 to be exported.IMPORTANCE The Plasmodium parasites that cause malaria export hundreds of proteins into their host red blood cell (RBC). These exported proteins drastically alter the structural and functional properties of the RBC and play critical roles in parasite virulence and survival. To access the RBC cytoplasm, parasite proteins must pass through the Plasmodium translocon of exported proteins (PTEX) located at the membrane interfacing the parasite and host cell. Our data provide evidence that HSP101, a component of PTEX, serves to unfold protein cargo requiring translocation. We also reveal that addition of a transmembrane domain to soluble cargo influences its ability to be translocated by parasites in which the HSP101 motor and unfolding activities have become uncoupled. Therefore, we propose that proteins with transmembrane domains use an alternative unfolding pathway prior to PTEX to facilitate export.