Az Apicomplexa (más néven Apicomplexia) az Alveolata nagyrészt parazita tagokból álló törzse. Legtöbbjük egyedi sejtszervecske-szerkezettel rendelkezik, benne az apikális komplex membránt tartalmazó nem fotoszintetikus apikoplasztisszal. Az apikális alakot (például a Ceratium furca esetén) a gazdasejtbe kerüléshez használja.
A név két latin szóból (apex – csúcs, complexus – behajlás – a sporozoita sejtszervecskéi után) származik. Az egykori Sporozoa – egy ostorok, csillók és állábak nélküli parazita protozooncsoport – legnagyobb részét alkotja. Az Apicomplexa legtöbb tagja azonban vitorlázva mozog[5] adhézió és kis statikus miozinmotorok révén.[6] A többi fő ág az Ascetosporea (Rhizaria), a Myxozoa (erősen levezetett bordásmedúzák) és a Microsporidia (gombákból származnak). Néha a Sporozoát az Apicomplexa szinonimájának vagy részének tekintik.
Leírás
Az Apicomplexa minden, adott szerkezetekből és sejtszervecskékből álló csoporttal, az apikális komplexszel rendelkező eukariótát tartalmaz.[8] Ez szerkezeti komponensekből és szekréciós sejtszervecskékből áll a gazdaszervezet sejtjeinek inváziójához az életciklus parazita szakaszaiban.[8] Életciklusuk összetett, többszakaszos és ivartalan és ivaros szaporodást is tartalmaznak.[8] Életciklusuk egy részén mind obligát paraziták, egyesek két külön gazdát fertőznek ivartalan és ivaros állomásuk során.[8]
Az állandósult apikális komplexen túl morfológiailag sokrétűek. Az eltérő fajok és az egyes fajok életszakaszai nagyban eltérő méretű és alakú sejteket és eltérő sejtszerkezetet mutathatnak.[8] Más eukariótákhoz hasonlóan van sejtmagjuk, endoplazmatikus retikulumuk és Golgi-komplexük.[8] Általában 1 mitokondriumuk és egy másik endoszimbionta eredetű sejtszervecskéjük, apikoplasztiszuk van 35 kbp-os körkörös genommal az apikoplasztisz nélküli Cryptosporidium és a Gregarina niphandrodes kivételével.[8]
A törzs minden tagja rendelkezik fertőző szakasszal, a sporozoitával, mely 3 eltérő szerkezetet tartalmaz apikális komplexében. Ez spirálisan elrendezett mikrotubulusokból (konoid), másodlagos testből (roptria) és 1 vagy több poláris gyűrűből áll. További 1 vagy 2 poláris gyűrűvel körülvett vékony elektronsűrű szekréciós testek (mikronéma) is jelen lehetnek. E szerkezet adja a törzs nevét. Gömbölyű sejtszervecskék, sűrű szemcsék további csoportja a sejt egészében található, nem csak az apikális komplexben, ezek átlagos átmérője általában 0,7 μm. Tartalmuk szekréciója a parazita inváziója és parazitofor vakuólumban való lokalizációja után történik és néhány percig fennáll.[9]
Ostorok csak a mozgó ivarsejten vannak. Ezek posterior helyzetűek, számuk változó (általában 1–3).
Alapi testek vannak. Bár a Haemosporidia és a Piroplasmida ezekben tripletekkel rendelkeznek, a Coccidia és a Gregarinasina 9 tubulust tartalmaznak.
Az Apicomplexa képes passzívan mozogni, lehetővé téve a szöveteken való átjutást és a gazdasejtekbe és onnan ki való haladást. Ezt az adhézió és kis statikus miozinmotorok teszik lehetővé.[10]
Más közös jellemzők a csillók és az ivaros szaporodás hiánya, a táplálkozásra használt mikropórusok és a sporozoita oociszták mint fertőző változat.
Transzpozonjai ritkák, de azAscogregarina és Eimeria nemzetségekben ismertek.[11]
Életciklus
A legtöbb tag életciklusa komplex, ivartalan és ivaros szaporodással. Általában az entózishoz hasonló aktív invázióval fertőznek, ezután a sejtbe kerülő sporozoitákká osztódnak. Végül a sejtek felrobbannak, új sejtek fertőzésére képes merozoitákat kibocsátva. Ez többször is megtörténhet, míg gamonták keletkeznek, gamétákat létrehozva, melyek új cisztákká egyesülnek. Ezen alapmintának számos változata előfordul, és sok tagnak 1-nél több gazdája van.[12] Az apikális komplex roptriákat és mikronémákat tartalmaz, melyek a sejt elülső oldalán nyílnak. Ezek a parazita más sejtbe való jutását lehetővé tevő enzimeket választanak el. A csúcsot mikrotubulusok sávja, a poláris gyűrű veszi körül, és a Conoidasida esetén tubulinokból álló konoid is megtalálható.[13] A sejt többi részén a mikropórus kivételével a membránt alveolusok támasztják, félrideg pellikuluszt alkotva.[14]
Az alveolusok és hasonló jellemzők miatt az Apicomplexa az Alveolata része. Számos hasonló ostoros, például a Perkinsus és a Colpodella hasonló szerkezeteket tartalmaznak és korábban ide sorolták, de a páncélos ostorosok közelebbi rokonai. Valószínűleg a két csoport közös őseihez hasonlíthatnak.[14]
További hasonlóság, hogy számos Apicomplexa-sejt egy plasztiszt tartalmaz, az apikoplasztiszt, körülötte 3 vagy 4 membránnal. Funkciói közé tartozhat például a lipid- és hembioszintézis, és feltehetően szükséges az életben maradáshoz. Általában a plasztiszokat a páncélos ostorosok kloroplasztiszaival közös eredetűnek tekintik, és valószínűleg a vörösmoszatoktól származnak, nem a zöldmoszatoktól.[15][16]
Alcsoportok
A törzs 4 csoportot tartalmaz, ezek a Coccidia, a Gregarinasina, a Haemosporidia és a Marosporidia. A Coccidia és a Haematozoa feltehetően közeli rokonok.[17]
A korábban az Apicomplexába sorolt Perkinsust új törzsbe helyezték, ez a Perkinsozoa.[18]
Gregarinasina
A Gregarinasina tagjai gyűrűsférgek, ízeltlábúak és puhatestűek parazitái. Általában gazdáik beleiben élnek, de más szövetet is támadhatnak. Életciklusuk során a trofozoita a gazdában szkizonta lesz, mely szkizogóniával számos merozoitává osztódik. Ezek a gazdasejt lízisekor kiszabadulnak, más sejtet megfertőzve. Az életciklus során gametociták keletkeznek, a gazdasejt lízisekor kiszabadulnak. Ezek több gamétát alkotnak, melyek egymással egyesülve oocisztát hoznak létre, melyeket a gazdából távozva új gazda vehet fel.[19]
Coccidia
A Coccidia tagjai általában gerincesek parazitái. A Gregarinasinához hasonlóan gyakran a bél epitéliumát fertőzik, de más szövetet is fertőzhetnek.
Életciklusuk merogóniából, gametogóniából és sporogóniából áll. Bár hasonlítanak a Gregarinasinához, a zigótaképzés eltér. Egyes trofozoiták megnőnek makrogamétát létrehozva, mások ismétlődő osztódás során mikrogamétákat alkotnak (anizogámia). A mikrogaméták mozgékonyak és el kell jutniuk a makrogamétához, hogy megtermékenyítsék. Ekkor zigóta keletkezik, mely oocisztát hoz létre, mely általában a szervezetből távozik. Ha történik szizigium, az jelentősen anizogám ivarsejteket tartalmaz. Az életciklus nagyrészt haploid, az egyetlen diploid szakasz az általában rövid életű zigóta.[20]
A Coccidia és a Gregarinasina fő különbsége a gamontákban van. A Coccidiában ezek kicsik, a sejtben vannak és nincs epimeritájuk vagy mükronjuk, a Gregarinasinában nagyok, a sejten kívül vannak és van epimeritájuk vagy mükronjuk. Ezenkívül a Coccidiában egy gamonta makrogametocitává válik, míg a Gregarinasinában a gamonták több gametocitát hoznak létre.[21]
Haemosporidia
A Haemosporidia életciklusa komplexebb, ízeltlábú és gerinces gazda közt váltakozik. A trofozoita eritrocitákat vagy más szöveteket támad a gerinces gazdában. A mikro- és makrogaméták mindig a vérben vannak. A gamétákat vérrel táplálkozva veszi fel egy rovarvektor. A mikrogaméták a rovar beleiben vándorolnak és egyesülnek a makrogamétával, mely ezután ookinétává válik, és a vektor testén áthalad, ezután oocisztává válik, előbb meiózissal, majd mitózissal osztódik (haplonta életciklus) új sporozoitákat létrehozva. Ezek kimennek az oocisztából, a nyálmirigyekhez vándorolnak, ahol az új gerincesbe kerülnek az újabb táplálkozáskor.[22]
Marosporida
A Marosporida (Mathur, Kristmundsson, Gestal, Freeman, and Keeling 2020) osztály 2020-ban felfedezett Apicomplexa-osztály, a Coccidia és a Haemosporidia testvére. Az Aggregatidae (például az Aggregata octopiana (Frenzel 1885) és a Merocystis kathae (Dakin, 1911); eredetileg Coccidia), a Rhytidocystis fajai (például a Rhytidocystis sp. 1 és sp. 2 (Janouškovec et al. 2019); Rhytidocystidae (Levine, 1979), eredetileg Coccidia, Agamococcidiorida) fajai és a Margolisiella islandica (Kristmundsson et al. 2011; a Rhytidocystidae közeli rokonai) a tagjai. Tengeri gerincteleneket fertőznek. Plasztiszgenomjaik és a kanonikus Apicomplexa-plasztiszmetabolizmus megmaradt bennük, azonban ezek rendelkeznek a 2024-ig szekvenált legredukáltabb apikoplasztiszgenommal, nincs plasztisz-RNS-polimerázuk, és új ismereteket adhatnak a reduktív sejtszervecske-fejlődésben.[17]
Ökológia és elterjedés
Az Apicomplexa legtöbb parazita tagja fontos humán és háziállat-patogén. A bakteriális patogénekkel szemben ezek eukarióták, és sok metabolikus útjuk közös a gazdaszervezeteikkel. Ez a terápiáscél-fejlesztést nehezíti – az Apicomplexát célzó gyógyszer valószínűleg károsítja humán gazdáját is. 2024-ben nem volt hatékony oltás a legtöbb ilyen parazita okozta betegség ellen. Orvosi kutatásukat nehezíti, hogy gyakran nehéz vagy lehetetlen élő parazitatenyészeteket fenntartani és genetikailag manipulálni a laboratóriumokban. 2012-től számos Apicomplexa-fajt kiválasztottak genomszekvenálásra. Ezek elérhetősége új lehetőségeket adnak a paraziták evolúciójáról és biokémiai képességéről. A genomikai információk fő forrása az EuPathDB[23] webhelycsalád, mely jelenleg a Plasmodium nemzetség (PlasmoDB),[24][25] a Coccidia (ToxoDB)[26][27]piroplasms (PiroplasmaDB),[28] és a Cryptosporidium (CryptoDB) esetén tartalmaz genomikai információt.[29][30] Lehetséges gyógyszercélpont a plasztisz, és az Apicomplexa ellen ható létező gyógyszerek, például a tetraciklinek a plasztisz ellen hatnak.[31]
Hasonló fertőzésvalószínűség-növelő stratégiák több nemzetségben is kialakultak. A polienergid oociszták és szöveti ciszták megtalálhatók a Protococcidiorida és Eimeriida rendekben. Hipnozoiták találhatók a Karyolysus lacerate és a legtöbb Plasmodium-faj esetén, transzovariális parazitaátadás történhet a Karyolysus és Babesia nemzetségekben.
A horizontális géntranszfer feltehetően a fejlődés elején történt a H4 hiszton 20. lizinjének (H4K20) módosítójának, a KMT5A-nak gazdaállattól az Apicomplexa ősére való átkerülésével.[32] Egy másik gén – a H4K36-metiltranszferáz (növényekben Ashr3) – szintén így kerülhetett át.[14]
Vérben élő fajok
Az Apicomplexa 3 vérben élő parazita alrendet tartalmaz:[14]
Az Adelorina gerincteleneket és gerinceseket fertőző fajokat is tartalmaz. Az Eimeriorina – a törzs legnagyobb alrendje – életciklusa ivaros és ivartalan szakaszokból áll. Az ivartalanok szkizogóniával szaporodnak. A hím gametocita sok ivarsejtet termel, a zigóta fertőző oocisztává válik. Többségük monoxén (1 gazdát fertőznek), de néhány heteroxén (1-nél több gazdájuk van).
Ez utóbbi alrend családjainak száma vitatott – 1 és 20 között van szerzőség szerint –, és 19–25 nemzetsége van.
Taxonómia
Történet
Az első Apicomplexa-tagot Antonie van Leeuwenhoek látta, aki 1674-ben valószínűleg Eimeria stiedae-oocisztákat látott egy nyúl epehólyagjában. A törzs első leírt faja a Gregarina ovata, melyet Dufour fedezett fel fülbemászók beleiben és nevezett el. Szerinte ezek a mételyek rokona volt, melyet akkor a férgek (Vermes) közé soroltak.[33] Azóta számos továbbit azonosítottak és elneveztek. 1826–1850 közt 41 fajt és 6 nemzetséget írtak le, 1951–1975 közt 1873 fajt és 83 nemzetséget adtak hozzá.[33]
A Sporozoa biológiailag többé nem érvényes, használata nem ajánlott,[37] de egyes szerzők az Apicomplexa szinonimájaként használják. Újabban más csoportok is kikerültek az Apicomplexából, például a Perkinsus és a Protalveolata csoportba átsorolt Colpodella.
Az Apicomplexa osztályzásának területe változik, jelentősen változott az 1970-ben létrejött formális elnevezés óta.[1]
1987-re a törzs teljes felmérése véget ért: összesen 4516 fajt és 339 nemzetséget neveztek el. Ezek a következők voltak:[33][38]
További kisebb csoportok (összesen 105 faj, 32 nemzetség)
Bár a törzs később jelentősen átalakult (a Haemosporidia rend 17 nemzetséget tartalmaz, nem 9-et), e számok valószínűleg közelítőleg továbbra is helyesek.[39]
Az Achromatoridára és Chromatoridára való felosztásnak bár morfológiai alapon feltételezték, biológiai alapja lehet, mivel a hemozointárolás képessége feltehetően csak egyszer fejlődött ki.[41]
Roberts és Janovy (1996)
Roberts és Janovy 1996-ban a törzset az alábbi alosztályokra és alrendekre osztotta (kihagyva az osztályokat és rendeket):[42]
A Gregarinasina tagjai általában egygazdás gerinctelenparaziták.
Az Adeleorina egygazdás gerinctelen- vagy gerincesparaziták vagy kétgazdás, felváltva hematofág gerincteleneket és gerincesek vérét fertőző paraziták.
Az Eimeriorina sokrétű csoport egy- és kétgazdás gerinctelen- és gerincesparazitákkal. Gyakran Coccidiának nevezik az Adeleorinával együtt.
A Haemospororina, más néven maláriaparaziták, kétgazdás paraziták, melyek hematofág kétszárnyúakban és egyes négylábúak vérében élnek.
A Piroplasmasina kétgazdás paraziták, melyek kullancsokat és gerinceseket fertőznek.
Perkins (2000)
Perkins et al. az alábbi felosztást javasolta:[43] It is outdated as the Perkinsidae have since been recognised as a sister group to the dinoflagellates rather that the Apicomplexia:
A makro- és mikrogaméta külön fejlődnek. Nincs szizigium. Az ookinéta konoiddal rendelkezik, a sporozoiták 3 falúak. Heteroxének: a merogónia helyszíne gerinces gazda, a sporogóniáé gerinctelen gazda. Általában vérszívókkal terjedő paraziták.
A fotoszintetikus Chromerida kivételével a törzs minden tagja[47] szabadon élő ősből kifejlődött parazita. Parazitává feltehetően a páncélos ostorosoktól való elkülönülés idején váltak.[48][49] A törzs további fejlődése feltehetően mintegy 800 millió évvel ezelőtt történt.[50] A legrégebbi élő klád feltehetően az Archigregarinorida.[48]
E filogenetikai kapcsolatokat ritkán tanulmányozták alosztályok szintjén. A Haemosporidia a Gregarinarida rokona, a Piroplasmida és a Coccidia testvércsoportok.[51] A Haemosporidia és a Piroplasmida feltehetően testvérkládok, és közelebb vannak a Coccidiához, mint a Gregarinasinához.[11] A Marosporida a Coccidiomorphea testvércsoportja.[17]
Janouškovec et al. (2015) valamivel eltérő filogenetikát javasolt, mások többszörös fotoszintézisvesztésről szóló elméletét alátámasztva. Ez tartalmazza az első filogenetikai bizonyítékot arra, hogy többször vesztették el a plasztiszok a genomjukat.[52]
Jegyzetek
↑ abLevine ND (1970). „Taxonomy of the Sporozoa”. J Parasitol56 (4, Sect. 2, Part 1: Supplement: Proceedings Of the Second International Congress of Parasitology), 208–209. o. JSTOR3277701.
↑Levine ND (1971. május 1.). „Uniform Terminology for the Protozoan Subphylum Apicomplexa”. J Eukaryot Microbiol18 (2), 352–355. o. DOI:10.1111/j.1550-7408.1971.tb03330.x.
↑Jadwiga Grabda. Marine fish parasitology: an outline. VCH, 8. o. (1991). ISBN 978-0-89573-823-3
↑Saffo M. B. (2010). „Nephromyces, a beneficial apicomplexan symbiont in marine animals”. Proceedings of the National Academy of Sciences107 (37), 16190–16195. o. DOI:10.1073/pnas.1002335107. PMID20736348. PMC2941302.
↑ abcdefgSlapeta J, Morin-Adeline V: Apicomplexa, Levine 1970. Tree of Life Web Project , 2011. (Hozzáférés: 2019. január 23.)
↑Mercier C, Adjogble KD, Däubener W, Delauw MF (2005. július). „Dense granules: are they key organelles to help understand the parasitophorous vacuole of all apicomplexa parasites?”. Int J Parasitol35 (8), 829–849. o. DOI:10.1016/j.ijpara.2005.03.011. PMID15978597.
↑Tavares J, Amino R, Ménard R (2014). „The role of MACPF proteins in the biology of malaria and other apicomplexan parasites”. Subcell Biochem80, 241–53. o. DOI:10.1007/978-94-017-8881-6_12. PMID24798015.
↑Duszynski, Donald W.: The Coccidia of the World (Online adatbázis). Department of Biology, University of New Mexico, and Division of Biology, Kansas State University, 2004. február 21. [2010. december 30-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2006. október 4.)
↑Patrick J. Keeling (2004). „Diversity and evolutionary history of plastids and their hosts”. American Journal of Botany91 (10), 1481–1493. o. DOI:10.3732/ajb.91.10.1481. PMID21652304.
↑Ram, Ev (2008. július 1.). „DNA organization by the apicoplast-targeted bacterial histone-like protein of Plasmodium falciparum”. Nucleic Acids Research36 (15), 5061–5073. o. DOI:10.1093/nar/gkn483. PMID18663012. PMC2528193.
↑Norén, Fredrik (1999. október 1.). „Parvilucifera infectans norén et moestrup gen. et sp. nov. (perkinsozoa phylum nov.): a parasitic flagellate capable of killing toxic microalgae”. European Journal of Protistology35 (3), 233–254. o. DOI:10.1016/S0932-4739(99)80001-7.
↑Wong, Wesley (2018. január 9.). „Modeling the genetic relatedness of Plasmodium falciparum parasites following meiotic recombination and cotransmission”. PLOS Computational Biology14 (1), e1005923. o. DOI:10.1371/journal.pcbi.1005923. ISSN1553-7358. PMID29315306. PMC5777656.
↑Adl, Sina M. (2019). „Revisions to the Classification, Nomenclature, and Diversity of Eukaryotes” (angol nyelven). Journal of Eukaryotic Microbiology66 (1), 4–119. o. DOI:10.1111/jeu.12691. ISSN1066-5234. PMID30257078. PMC6492006.
↑Cruz-Bustos, Teresa (2021. október 4.). „Sexual Development in Non-Human Parasitic Apicomplexa: Just Biology or Targets for Control?” (angol nyelven). Animals11 (10), 2891. o. DOI:10.3390/ani11102891. ISSN2076-2615. PMID34679913. PMC8532714.
↑Bahl, A. (2003). „PlasmoDB: The Plasmodium genome resource. A database integrating experimental and computational data”. Nucleic Acids Research31 (1), 212–215. o. DOI:10.1093/nar/gkg081. PMID12519984. PMC165528.
↑Kishore SP, Stiller JW, Deitsch KW (2013). „Horizontal gene transfer of epigenetic machinery and evolution of parasitism in the malaria parasite Plasmodium falciparum and other apicomplexans”. BMC Evol. Biol.13 (1), 37. o. DOI:10.1186/1471-2148-13-37. PMID23398820. PMC3598677.
↑ (2016. augusztus 15.) „Highly rearranged mitochondrial genome in Nycteria parasites (Haemosporidia) from bats” (angol nyelven). Proceedings of the National Academy of Sciences113 (35), 9834–9839. o. DOI:10.1073/pnas.1610643113. ISSN0027-8424. PMID27528689. PMC5024609.
↑Martinsen ES, Perkins SL, Schall JJ (2008. április 1.). „A three-genome phylogeny of malaria parasites (Plasmodium and closely related genera): evolution of life-history traits and host switches”. Mol. Phylogenet. Evol.47 (1), 261–73. o. DOI:10.1016/j.ympev.2007.11.012. PMID18248741.
↑Perkins FO, Barta JR, Clopton RE, Peirce MA, Upton SJ.szerk.: Lee JJ, Leedale GF, Bradbury P: Phylum Apicomplexa, An Illustrated guide to the Protozoa : organisms traditionally referred to as protozoa, or newly discovered groups, 2nd, Society of Protozoologists, 190–369. o. (2000). ISBN 978-1891276224. OCLC704052757
↑Krylov MV (1992). „[The origin of heteroxeny in Sporozoa]” (orosz nyelven). Parazitologia26 (5), 361–368. o. PMID1297964.
↑Kwong, WK (2019). „A widespread coral-infecting apicomplexan with chlorophyll biosynthesis genes”. Nature568 (7750), 103–107. o. DOI:10.1038/s41586-019-1072-z. PMID30944491.
↑Muñoz-Gómez SA, Durnin K, Eme L, Paight C, Lane CE, Saffo MB, Slamovits CH (2019). „Nephromyces represents a diverse and novel lineage of the Apicomplexa that has retained apicoplasts”. Genome Biol Evol.
↑Moore RB (2008. február 1.). „A photosynthetic alveolate closely related to apicomplexan parasites”. Nature451 (7181), 959–963. o. DOI:10.1038/nature06635. PMID18288187.
↑ abKuvardina ON, Leander BS, Aleshin VV, Myl'nikov AP, Keeling PJ, Simdyanov TG (2002. november 1.). „The phylogeny of colpodellids (Alveolata) using small subunit rRNA gene sequences suggests they are the free-living sister group to apicomplexans”. J. Eukaryot. Microbiol.49 (6), 498–504. o. DOI:10.1111/j.1550-7408.2002.tb00235.x. PMID12503687.
↑Leander BS, Keeling PJ (2003. augusztus 1.). „Morphostasis in alveolate evolution”. Trends Ecol Evol18 (8), 395–402. o. DOI:10.1016/S0169-5347(03)00152-6.
↑Escalante AA, Ayala FJ (1995. június 1.). „Evolutionary origin of Plasmodium and other Apicomplexa based on rRNA genes”. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.92 (13), 5793–5797. o. DOI:10.1073/pnas.92.13.5793. PMID7597031. PMC41587.
↑Morrison DA (2009. augusztus 1.). „Evolution of the Apicomplexa: where are we now?”. Trends Parasitol.25 (8), 375–82. o. DOI:10.1016/j.pt.2009.05.010. PMID19635681.
Brands, S.J.: The Taxonomicon & Systema Naturae (Website database). Taxon: Genus Cryptosporidium. Universal Taxonomic Services, 2000. [2007. szeptember 26-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2006. október 13.)