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2012-01-17Dissertation DOI: 10.18452/16452
Functional Characterization of Actin Sequestering Proteins in Plasmodium berghei
dc.contributor.authorHliscs, Marion
dc.date.accessioned2017-06-18T11:13:22Z
dc.date.available2017-06-18T11:13:22Z
dc.date.created2012-01-27
dc.date.issued2012-01-17
dc.identifier.urihttp://edoc.hu-berlin.de/18452/17104
dc.description.abstractPlasmodien spp. sind obligat intrazellulär lebende Parasiten, welche einen evolutionär konservierten aktinabhängigen molekularen Motor für die Fortbewegung und den Wirtszellein- und -austritt nutzen. In dieser Arbeit werden die Aktinregulatoren Adenylyl- Zyklase- assoziierte Protein (C-CAP), Profilin sowie die Aktin depolymerizierenden Faktoren 1 und 2 (ADF1, ADF2) in Plasmodium berghei charakterisiert. Die Geninaktivierung von C-CAP besitzt keinen Einfluss auf die Entwicklung von pathogenen Blutstadien. C-cap(-) Ookineten bewegen sich jedoch deutlich langsamer, sind aber in der Lage den invertebraten Wirt zu infizieren. Defekte treten während der extrazellulären Replikationsphase im Mosquito auf und führen zu Abbruch des Lebenszykluses. Die erfolgreiche Komplementierung der Defekte mit dem orthologen Gen aus Cryptosporidium parvum CpC-CAP bestätigt die funktionale Redundanz zwischen beiden Proteinen. Profilin, als ein weiteres G-Aktin bindendes Protein, ist hingegen nicht in der Lage die Defekte des c-cap(-) Parasiten auszugleichen. Mittels transgener Parasiten welche ein C-CAPmCherry Fusionsprotein exprimieren, wird das C-CAP Protein im Zytoplasma lokalisiert. Erstmals wird mit dieser Arbeit ein G-Aktin bindendes Protein, C-CAP beschrieben, welches eine essentielle Funktion während der Oozystenreifung in Plasmodium berghei besitzt. Die Transkription der Aktinregulatoren Profilin, ADF1 und ADF2 wird in Sporozoiten drastisch herunterreguliert und Profilin kann als Protein nicht mehr nachgewiesen werden. Um die Funktion von C-CAP und Profilin zu überprüfen, wurden beide Proteine spezifisch in Sporozoiten überexprimiert. Diese Parasiten sind nicht in der Lage die Speicheldrüsen des Wirtes zu besiedeln, was zum Abbruch des Lebenszykluses führt. Anhand dieser Ergebnisse entwickele ich ein „minimalistisches“ Model zur Beschreibung der Aktinregulation in Sporozoiten in welchem das ADF1 als regulatorisches Protein im Mittelpunkt steht.ger
dc.description.abstractPlasmodium spp. are obligate intracellular parasites, which employ an conserved actin-dependent molecular motor machinery that facilitates their motility, host cell invasion and egress. In this work I report implications of the actin-regulators adenylyl cyclase-associated protein (C-CAP), profilin and actin depolymerization factor 1 and 2 (ADF1, ADF2) in distinct and previously unanticipated cellular processes during the life cycle of in the rodent malarial parasite Plasmodium berghei. Fluorescent tagging of the endogenous C-CAP genetic locus with mCherry revealed cytosolic distribution of the protein. Gene deletion demonstrates that the G-actin binding protein C-CAP is entirely dispensable for the pathogenic blood stages. Ookinetes show reduced motility, but are competent infecting the mosquito host. Defects emerging in the extracellular replication phase, leading to attenuation of oocyst maturation. Successful trans-species complementation with the C. parvum C-CAP ortholog, rescues the c-cap(-) phenotype and proves functional redundancy. The actin regulator profilin fails to rescue the defects of c-cap(-) parasites, despite sharing its actin sequestering activity with C-CAP. Taken together, C-CAP is the first G-actin sequestering protein of Plasmodium species that is not required for motility but performs essential functions during oocyst maturation. Characterization of the actin regulators profilin, ADF1 and ADF2 revealed dramatic transcriptional down-regulation and the absence of the profilin protein in sporozoites. To test whether G-actin binding proteins interfere with sporozoite functions, I ectopically overexpressed of profilin and C-CAP stage-specifically in sporozoites. This conducted to abolishment of salivary gland invasion and lifecycle arrest. Based on these unexpected findings and the available literature data, I developed a “minimalistic model” for actin regulation in sporozoites that predicts ADF1 as the main actin-turnover regulating factor.eng
dc.language.isoeng
dc.publisherHumboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
dc.rightsNamensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/
dc.subjectMalariager
dc.subjectPlasmodiumger
dc.subjectBewegungger
dc.subjectAktinbindeproteinger
dc.subjectAktinregulatorenger
dc.subjectCyclase assoziiertes Proteinger
dc.subjectProfilinger
dc.subjectAktin-depolymerisierendes Protein (ADF)ger
dc.subjectOocysteger
dc.subjectMosqiutostadienger
dc.subjectPlasmodium Genetikger
dc.subjectCryptosporidium parvum Cyclase assoziiertes Proteinger
dc.subjectPhenotypische Komplemetationger
dc.subjectOokinetenger
dc.subjectSporozoitenger
dc.subjectPlasmodium Oocystmutantenger
dc.subjectStadium spezifisch und ektopische Genexpressionger
dc.subjectPlasmodiumeng
dc.subjectMalariaeng
dc.subjectMotilityeng
dc.subjectActin binding proteineng
dc.subjectAktin regulatory proteineng
dc.subjectCyclase associated protein (C-CAP)eng
dc.subjectProfilineng
dc.subjectActin depolymerizing factor (ADF)eng
dc.subjectPlasmodium oocysteng
dc.subjectMosquito stage developmenteng
dc.subjectReversed genetics in Plasmodiumeng
dc.subjectCryptosporidium parvum cyclase associated proteineng
dc.subjectTransspecies complementationeng
dc.subjectOokineteseng
dc.subjectSporozoiteseng
dc.subjectPlasmodium oocyst mutantseng
dc.subjectCircum sporozoite protein (CSP)eng
dc.subjectCircumsporozoite and trap related protein (CTRP)eng
dc.subjectstagespecific and extopic gene expressioneng
dc.subject.ddc570 Biologie
dc.titleFunctional Characterization of Actin Sequestering Proteins in Plasmodium berghei
dc.typedoctoralThesis
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-100198777
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-100214313
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-100214326
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.18452/16452
dc.identifier.alephidBV039843320
dc.date.accepted2011-08-17
dc.contributor.refereeLucius, Richard
dc.contributor.refereeMatuschewski, Kai
dc.contributor.refereeLevashina, Elena
dc.subject.dnb32 Biologie
dc.subject.rvkXD 9500
local.edoc.pages166
local.edoc.type-nameDissertation
local.edoc.institutionMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I

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