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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-72703
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2015/7270/


Untersuchung der Funktionalität alternativer Plasmodium Export Elemente anhand ausgewählter Proteine des Malariaerregers Plasmodium falciparum (Welch, 1897)

Schulze, Jana

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Basisklassifikation: 42.36
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Burmester, Thorsten (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 10.03.2015
Erstellungsjahr: 2015
Publikationsdatum: 02.04.2015
Kurzfassung auf Deutsch: Malaria ist eine durch einzellige Parasiten verursachte Infektionskrankheit, die bis zu 700.000 Todesfälle pro Jahr verursacht. Bis heute ist kein kommerzieller Impfstoff vorhanden und Resistenzen gegen gängige Malariamedikamente und Insektizide verbreiten sich. Als wichtigster humanpathogener Erreger gilt Plasmodium falciparum, da dieser für die meisten Todesfälle verantwortlich ist. Die hohe Pathogenität von P. falciparum ist auf die Modifikationen an der Wirtszelle während des intraerythrozytären Zyklus zurückzuführen. Für diese Modifikationen werden zahlreiche Proteine vom Parasiten in den Erythrozyten transportiert. Viele dieser Proteine besitzen ein für den Export verantwortliches pentameres Sequenzmotiv, das so genannte PEXEL-Motiv (engl. Plasmodium Export Element) (R.L.E/D/Q). Dieses Motiv wurde für die Vorhersage des P. falciparum-Exportoms verwendet, wobei über 350 putativ exportierte Proteine identifiziert werden konnten. Im ER des Parasiten wird das PEXEL-Motiv hinter dem Leucin durch die Protease Plasmepsin V gespalten und anschließend N-acetyliert. Sowohl phylogenetische Analysen als auch die Exportomvorhersage von Sargeant et al. (2006) deuten auf eine Funktionalität von alternativen PEXEL-Motiven hin. Diese sind durch die Aminosäuren Lysin oder Histidin an der PEXEL-Position 1 bzw. Isoleucin an der PEXEL-Position 3 gekennzeichnet (R/K/H.L/I.E/D/Q). Bisherige Untersuchungen von alternativen PEXEL-Motiven ließen jedoch vermuten, dass kein Export durch diese vermittelt wird. Daher war das primäre Ziel der Arbeit die Funktionalität von alternativen PEXEL-Motiven zu überprüfen.
Die Funktionalität wurde zum einen mit Hilfe der Reporterproteine KAHRP, REX3 und GBP untersucht. Das klassische PEXEL-Motiv dieser Proteine wurde durch alternative PEXEL ersetzt. Sowohl R.I.E-, K.L.E- als auch H.L.E-Motive sind in REX3 und GBP funktionell, wobei eine Prozessierung bei K.L.E zwischen der alternativen PEXEL-Position 3 und 4 und eine anschließende N-Acetylierung mit Hilfe der Massenspektrometrie nachweisbar war.
Des Weiteren sollte die Funktionalität mittels Lokalisationsstudien endogener P. falciparum-Proteine, welche ein alternatives-PEXEL besitzen, überprüft werden. Für die Lokalisationsstudien wurden GFP-Fusionsproteine verwendet. Dabei konnten neun exportierte Proteine mit alternativem PEXEL-Motiv identifiziert werden, die teilweise in den für die Virulenz von P. falciparum zugeschriebenen Kompartimenten in der Wirtszelle lokalisierten. Darunter waren drei exportierte Proteine, die löslich in der Wirtszelle vorlagen (PFA0135w, PFL0040c und PFL0070c), zwei Maurer´sche Spalten-Proteine (PF08_0004 und PFC0085c), zwei Erythrozytenmembran-assoziierte Proteine (PFA0610c und PFI1780w), ein Protein, welches eine J/K-Dot-ähnliche Lokalisation zeigte (PFL0045c), und ein Protein mit einer Lokalisation in nicht definierten Strukturen in der Wirtszelle (PFF0335c). Exemplarisch konnte sowohl für PFI1780w als auch für PFC0085c mit Hilfe von Mutationsstudien und massenspektrometrischen Analysen eine Funktionalität des alternativen PEXEL-Motivs bewiesen werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass alternative PEXEL-Motive Export vermitteln. Vermutlich machen aber Proteine mit funktionellem alternativem PEXEL-Motiv nur einen kleinen Teil des Exportoms von P. falciparum aus.

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