Die biochemische Analyse des Plasmodium falciparum Zytoadhärenz Moleküls PfEmp1 zeigt einen potentiell neuen Mechanismus für die Insertion von Oberflächenproteinen in Membranen
Papakrivos, Janni
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.
Philipps-Universität Marburg
Life sciences
opus:733
urn:nbn:de:hebis:04-z2004-00960
https://doi.org/10.17192/z2004.0096
Adesion [Pathology]
opus:733
urn:nbn:de:hebis:04-z2004-00960
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.
2004-03-18
Plasmodium falciparum , Membranproteine
The biochemical analysis of the Plasmodium falciparum cytoadherence factor PfEmp1 reveals a novel mechanism of the insertion of surface proteins into membranes
https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2004/0096/cover.png
2004
Membrane Proteine
Protein Transport
Fachbereich Biologie
Papakrivos, Janni
Papakrivos
Janni
ths
Prof. Dr.
Lingelbach
Klaus
Lingelbach, Klaus (Prof. Dr.)
Zelladhäsion
Die biochemische Analyse des Plasmodium falciparum Zytoadhärenz Moleküls PfEmp1 zeigt einen potentiell neuen Mechanismus für die Insertion von Oberflächenproteinen in Membranen
2011-08-10
2004-02-27
Philipps-Universität Marburg
https://doi.org/10.17192/z2004.0096
doctoralThesis
Cellular Adhesion
Malaria tropica
Adhäsion [Pathologie] , Proteintransport
Publikationsserver der Universitätsbibliothek Marburg
Universitätsbibliothek Marburg
Malaria tropica
Plasmodium falciparum
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.
German
Biologie
Life sciences
Biowissenschaften, Biologie
monograph
application/pdf
ppn:120322803
PRESERVATION_MASTER
VIEW
Image
PRESERVATION_MASTER