Directly to content
  1. Publishing |
  2. Search |
  3. Browse |
  4. Recent items rss |
  5. Open Access |
  6. Jur. Issues |
  7. DeutschClear Cookie - decide language by browser settings

Funktionelle Charakterisierung von TRAP-Invasinen in Plasmodium und Identifizierung eines potentiellen Invasins in Merozoiten

Heiß, Kirsten

English Title: Functional characterization of TRAP invasins in Plasmodium and identification of a potential invasin in merozoites

[img]
Preview
PDF, German
Download (7Mb) | Terms of use

Citation of documents: Please do not cite the URL that is displayed in your browser location input, instead use the persistent URL or the URN below, as we can guarantee their long-time accessibility.

Abstract

Plasmodium-Parasiten durchlaufen einen komplexen Lebenszyklus in zwei Wirten und müssen jeweils spezifisch verschiedene Zelltypen invadieren. In Sporozoiten und Ookineten konnten Mitglieder der TRAP-Familie als Invasine charakterisiert werden. Im Gegensatz dazu ist das Protein, das den Eintritt der Merozoiten in die Erythrozyten vermittelt, noch nicht bekannt. Die Merozoiten-Invasion verläuft in mehreren Schritten, die aus einer reversiblen Adhäsion, einer Re-Orientierung des apikalen Pols, einer irreversiblen Adhäsion begleitend mit der Ausbildung einer elektronen-dichten Verbindung (tight junction) und dem Eintritt der Parasiten in die Wirtszelle bestehen. Es konnten zwar Proteine des Parasiten identifiziert werden, die bei der Erythrozyten-Invasion beteiligt sind, jedoch ist deren direkte Funktion bei der aktiven Invasion weitgehend ungeklärt. Proteine der TRAP-Familie übertragen eine extrazelluläre Bindung an ein Substrat oder Rezeptor an die Motormaschinerie des Parasiten, wodurch dieser aktiv in die Wirtszelle eindringen kann. Datenbankanalysen zeigten, dass im Genom von P. falciparum ein weiteres Protein zu finden ist, das die charakteristischen, strukturellen Merkmale von Invasinen der TRAP-Familie aufweist. Dieses Protein, TLP1 (TRAP-like protein 1), besitzt extrazellulär zwei von Willebrand A-Domänen die durch einen TSR (thrombospondin typeI repeat) voneinander getrennt werden, eine Transmembrandomäne und eine kurze zytoplasmatische Domäne, die durch eine Ansammlung negativer Aminosäure-Reste und ein konserviertes C-terminales Tryptophan gekennzeichnet ist. TLP1 ist in den Blutstadien exprimiert und ist während des asexuellen Wachstums in späten Schizonten angereichert. Ein charakteristisches Merkmal ist eine stadien-spezifisch essentielle Funktion der TRAP-Proteine. Dies trifft auch für TLP1 zu. Mit Hilfe der reversen Genetik konnte gezeigt werden, dass TLP1 für die Blutstadien-Entwicklung des Parasiten notwendig ist. Die zytoplasmatische Domäne (CTD) von Invasinen der TRAP-Familie wird durch Aldolase-Tetramere mit dem Aktin-Myosin-Motor verbunden. Mit Hilfe von in vitro-Bindungsstudien konnten wir zeigen, dass auch die Carboxy-terminale Domäne von TLP1 mit Aldolase interagiert. Ein wichtiger funktioneller Test für eine direkte Funktion in der Invasion sind in vivo-Komplementations-Studien, in denen gezeigt wird, ob die essentielle Funktion der zytoplasmatischen Domäne von TRAP durch orthologe Regionen von Kandidaten-Proteinen ersetzt werden kann. Die zytoplasmatischen Domänen von TLP1 und von CTRP, dem beschriebenen Ookineten-Invasin, können die TRAP-CTD-Mutante partiell retten. Mit diesem Ansatz konnte desweiteren EBA175, das in der Literatur als TRAP-Paralog in Blutstadien postuliert wurde, ausgeschlossen werden. Zusätzlich konnte MTI-1, ein weiteres in der Datenbank identifiziertes TRAP-ähnliches Protein, durch diese funktionelle Charakterisierung von dieser Invasin-Familie getrennt werden. TLP1 erfüllt somit die Kriterien eines Invasins der TRAP-Familie in Blutstadien. Zusammen mit weiteren Merozoiten-Oberflächenproteinen könnte TLP1 die Translokation der Verbindung zwischen Parasiten- und Wirtszellmembran (tight junction) ausführen und somit die Invasion der Merozoiten in Erythrozyten vermitteln.

Translation of abstract (English)

Plasmodium parasites pass through a complex life cycle in two hosts where they have to specifically invade different cell types. Members of the TRAP-family have been characterized as invasins in ookinete and sporozoite stages. In contrast, the protein that directs merozoite entry into host erythrocytes remains unidentified. Merozoite invasion is a multi-step process consisting of a reversible attachment followed by reorientation of the apical pole, irreversible adhesion under simultaneous formation of an electron-dense junction (tight junction) and entry of the parasites into the host cell. Numerous parasite proteins that are involved in erythrocytic invasion have been described but their direct function in the active invasion remains to be determined. TRAP-family proteins transmit an extracellular binding event of a substrate or receptor to the motor machinery of the parasite and direct active entry into the host cell. Database searches identified an additional protein, which displays the characteristic structural properties of TRAP-family invasins. This protein, TLP1 (TRAP-like protein 1), contains in its extracellular portion two von Willebrand A-domains that are separated by one thrombospondin typeI repeat (TSR), followed by a transmembrane domain and a short cytoplasmic tail (CTD). The CTD contains a typical cluster of negatively charged amino acids and the conserved C-terminal tryptophan. TLP1 is expressed in the asexual blood stages and is enriched in late schizont stages during asexual growth. A hallmark of TRAP-family proteins is a stage-specific vital function. This is also the case for TLP1. By using reverse genetics I was able to show that TLP1 is essential for blood stage development of the parasite. The CTD of TRAP-family invasins is connected via aldolase tetramers to the actin-myosin-motor. By in vitro-binding studies we were able to show that the carboxy-terminal domain of TLP1 also interacts with aldolase. An important functional test for a direct function during invasion are in vivo-complementation studies. I tested whether the essential function of the TRAP cytoplasmic domain can be replaced by ortholog regions of candidate proteins. The cytoplasmic domains of TLP1 and the described ookinete invasin CTRP can partially rescue the TRAP-CTD-mutant. Using this approach I was further able to exclude EBA175, a putative TRAP paralog in blood stages. Additionally MTI-1, another TRAP-like protein identified by sequence analysis, could be functionally excluded from the invasin family. Thus, TLP1 fulfils the criteria of a TRAP-family invasin in blood stages. In concert with additional merozoite surface proteins TLP1 may direct translocation of the moving tight junction and thus mediate merozoite invasion into erythrocytes.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Lanzer, Prof. Dr. Michael,
Date of thesis defense: 7. February 2006
Date Deposited: 13. Mar 2006 09:59
Date: 2006
Faculties / Institutes: Medizinische Fakultät Heidelberg > Hygiene-Institut
Subjects: 610 Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords: Malaria , Plasmodium , Merozoit , Wirtszell-Invasion , thrombospondin-related anonymous protein , von Willebrand factor A-domainmalaria , Plasmodium , merozoite , host cell invasion , thrombospondin-related anonymous protein , von Willebrand factor A-domain
About | FAQ | Contact | Imprint |
OA-LogoLogo der Open-Archives-Initiative