Publikationsserver der Universitätsbibliothek Marburg

Titel: Die biochemische Analyse des Plasmodium falciparum Zytoadhärenz Moleküls PfEmp1 zeigt einen potentiell neuen Mechanismus für die Insertion von Oberflächenproteinen in Membranen
Autor: Papakrivos, Janni
Weitere Beteiligte: Lingelbach, Klaus (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr: 2004
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2004/0096
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2004-00960
DOI: https://doi.org/10.17192/z2004.0096
DDC: Biowissenschaften, Biologie
Titel(trans.): The biochemical analysis of the Plasmodium falciparum cytoadherence factor PfEmp1 reveals a novel mechanism of the insertion of surface proteins into membranes

Dokument

Schlagwörter:
Cellular Adhesion, Plasmodium falciparum, Zelladhäsion, Membranproteine, Protein Transport, Malaria tropica, Proteintransport, Adesion <Pathology>, Malaria tropica, Adhäsion <Pathologie>, Plasmodium falciparum, Membrane Proteine

Zusammenfassung:
Das 1995 entdeckte Plasmodium falciparum Zytoadhärenz-Molekül PfEmp1 wird auf der Oberfläche von infizierten Erythrozyten exponiert und ist ein wichtiger Pathogenitätsfaktor in Malaria. PfEmp1-Proteine bilden eine hoch-variable Antigenfamilie, die dem intraerythrozytären Parasiten die Immunevasion ermöglicht. In der allgemeinen Vorstellung wird PfEmp1, das eine zum C-Terminus proximale hydrophobe Region besitzt, als Typ 1-Membranprotein synthetisiert und als solches in die Erythrozytenmembran sezerniert. Dieses Modell setzt einen Protein-Sekretionsapparat, wie er in allen kernhaltigen eukaryoten Zellen vorhanden ist, in der Wirtszelle voraus. Erythrozyten sind jedoch weder zu der Synthese noch zu dem Transport von Proteinen fähig. Dieses Problem wurde in dem vorliegenden Projekt zum Anlass genommen, das Modell einer genauen biochemischen Überprüfung zu unterziehen. Das Protein konnte nach Behandlung von infizierten Erythrozyten mit dem Sekretions-Inhibitor BFA im Parasiten akkumuliert werden und ließ sich dort mit alkalischem Karbonatpuffer im Gegensatz zu einem integralen Marker-Membranprotein extrahieren. Es wurde ein Verfahren zur Untersuchung von Transportvesikeln entwickelt, jedoch konnte die Assoziation von PfEmp1 mit solchen nicht gezeigt werden. Stattdessen war das Protein, einmal in die Wirtszelle sezerniert, unter Bedingungen, unter denen integrale Membranproteine unlöslich sind, löslich. PfEmp1-Moleküle, die in die Erythrozytenmembran inseriert waren, konnten mit Harnstoff extrahiert werden. Integrale Marker-Membranproteine waren resistent gegen die Harnstoffbehandlung, und in Saccharose-Dichtegradienten konnte Oberflächen-PfEmp1 nach Harnstoffbehandlung von Membranproteinen des Erythrozyten getrennt werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeichnen ein neues Bild von der Membranassoziation von PfEmp1 und deuten auf einen gänzlich verschiedenen Mechanismus der Sekretion und der Membraninsertion hin. Das Protein wird vermutlich als peripheres Membranprotein oder als Teil eines Komplexes sezerniert und über einen unbekannten Mechanismus, der die spezifische Interaktion von PfEmp1 mit Protein-Bindungspartnern impliziert, in die Erythrozytenmembran inseriert. Dort steht PfEmp1 im Verband mit anderen Proteinen, ohne selber direkt mit Lipiden wechselzuwirken.

Summary:
The Plasmodium falciparum cytoadherence factor PfEmp1 is expressed on the surface of red blood cells where it interacts with various endothelial receptors leading to the sequestration of infected red blood cells in blood capillaries. In addition, PfEmp1 undergoes antigenic variation giving rise to the generation of irrelevant antibodies in the immune response. Thus PfEmp1 is a major factor which contributes to the severe pathology of malaria. PfEmp1 possesses a hydrophobic segment in the vicinity of the carboxy end which according to a commonly accepted view constitutes a transmembrane helix anchoring the protein into the erythrocyte membrane. This model provides a protein secretion machinery in red blood cells, which by themselves are incapable of the synthesis and trafficking of proteins. In this thesis the transport model on PfEmp1 was issued by a precise biochemical examination resulting in to the general view on PfEmp1 trafficking conflicting data that suggest a novel model on synthesis and transport of the protein. After treatment of infected cells with the protein secretion blocking agent brefeldin A PfEmp1 was retained in the parasite. In contrast to integral membrane proteins the protein could be extracted with alkaline carbonate buffer, typical of peripheral membrane proteins. Another goal of this thesis was the development of an assay that allows to investigate transport vesicles such as suggested to be involved in the secretion of PfEmp1. No association of the protein with vesicles was found. Once the protein had been secreted into the host cell it could be extracted under conditions that left integral membrane proteins insoluble. PfEmp1 of the red cell membrane could be extracted with urea which integral membrane proteins of the red cell membrane resisted. Further, PfEmp1 could be separated from these marker membrane proteins by density gradient centrifugation after urea treatment. The results of this thesis imply a novel picture of the membrane association of PfEmp1. The protein presumably becomes secreted as a peripheral membrane protein or as part of a protein complex. By an unknown mechanism on the basis of protein interaction the protein is targeted to the red cell surface where it is inserted into the membrane keeping the hydrophobic segment of the protein bound to proteins.


* Das Dokument ist im Internet frei zugänglich - Hinweise zu den Nutzungsrechten