dc.contributor.author
Harupa, Anke
dc.date.accessioned
2018-06-07T15:11:18Z
dc.date.available
2015-04-14T13:21:43.612Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/702
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-4904
dc.description.abstract
Plasmodium sporozoites are the infectious forms of the malaria parasite
transmitted by mosquitoes. Upon transmission to the mammalian host,
sporozoites embark on a complex journey to the liver where they infect
hepatocytes to generate pathogenic merozoites which infect red blood cells. It
is largely unknown how sporozoites achieve this journey. The aim of this
thesis was to expand our knowledge of sporozoite surface and secreted
proteins, since they are likely involved in host-parasite interactions in this
initial phase of malaria infection. The Plasmodium 6-Cys protein P38 is a
member of a small, conserved family of parasite surface and secreted proteins.
Several 6-Cys proteins have been implicated in cell-cell interactions and
represent targets for malaria vaccine development. Here, it is shown by
epitope-tagging and immunofluorescence microscopy that P38 localizes to
secretory organelles in salivary gland sporozoites in the rodent malaria
parasite P. yoelii. Targeted deletion of P38 does not reveal a function during
the entire parasite life cycle. Cell surface biotinylation and mass
spectrometry were used to identify novel putative sporozoite surface proteins
in P. yoelii and in the human parasite P. falciparum. Four proteins identified
in both Plasmodium species were selected for functional analysis in P. yoelii.
Three of them are encoded by genes that were previously found to be
upregulated in infectious sporozoites (UIS): a putative sugar transporter and
two proteins that lack any functional annotation. Several UIS proteins are
essential for liver infection. However, using a reverse genetics approach, it
is shown that none of the here analyzed UIS proteins is required for
establishing infection in mice. The fourth protein is a type I transmembrane
protein encoded by the sporozoite-specific gene S23. Epitope-tagging and
specific antibodies to S23 in conjunction with immunoelectron microscopy
confirm surface localization of S23 in salivary gland sporozoites.
Interestingly, the ectodomain of S23 appeared to be inaccessible to antibodies
in non-permeabilized sporozoites. Antibody-induced shedding of the major
surface protein circumsporozoite protein exposed the S23 ectodomain to
antibodies in some sporozoites. Targeted deletion of S23 adversely affected
sporozoite locomotion in vitro, which surprisingly did not impact sporozoite
infectivity.
de
dc.description.abstract
Plasmodium-Sporozoiten sind die infektiösen Stadien des Malaria-Erregers und
werden von Mücken übertragen. Nach der Übertragung auf den Säugetier-Wirt
begeben sich die Sporozoiten auf eine komplexe Reise zur Leber, wo sie in
Leberzellen eindringen, um dort die pathogenen Merozoiten zu bilden, die
wiederum rote Blutzellen befallen. Wie Sporozoiten diese komplexe Reise zur
Leber bewältigen, ist weitestgehed unbekannt. Ziel dieser Arbeit war es, das
Wissen über Oberflächen- und sezernierte Sporozoitenproteine zu erweitern, da
sie wahrscheinlich an Parasit-Wirt-Interaktionen in dieser ersten Phase der
Malaria-Infektion beiteiligt sind. Das 6-Cys-Protein P38 gehört zu einer
kleinen, konservierten Familie von Oberflächen- und sezernierten
Parasitenproteinen. Einige 6-Cys-Proteine sind nachweislich an Zell-Zell-
Interaktionen beteiligt und stellen Zielmoleküle für die Malaria-
Impfstoffentwicklung dar. Durch die Herstellung von Parasiten, die P38 als
Fusionsprotein mit einem Hämagglutinin (HA)-Epitop exprimieren, wird mittels
Immunfluoreszenzmikroskopie festgestellt, dass P38 in sekretorischen
Organellen von Sporozoiten lokalisiert ist. Durch gezielte Deletion von P38
wird gezeigt, dass das Protein keine bedeutende Rolle im Lebenszyklus von P.
yoelii, einem Erreger der Nagetier-Malaria, spielt. Durch Biotinylierung der
Zelloberfläche von Sporozoiten und Massenspektrometrie konnten mehrere
mutmassliche Oberflächenproteine in P. yoelii und in P. falciparum, dem
gefährlichsten Malaria-Erreger in Menschen, identifiziert werden. Es wurden
vier Proteine, die in beiden Plasmodium-Arten detektiert wurden, für eine
funktionelle Analyse in P. yoelii ausgewählt. Drei dieser Proteine werden von
Genen kodiert, die bereits zuvor in infektiösen Sporozoiten als erhöht
exprimiert nachgewiesen wurden, den sogenannten UIS-Genen (UIS, upregulated in
infectious sporozoites): ein mutmaβlicher Zuckertransporter und zwei Proteine
ohne Homologien zu bekannten Proteinen. Einige UIS-Gene sind essentiell für
die Infektion der Leber. Mit Hilfe reverser Genetik wird gezeigt, dass keines
der hier analysierten UIS-kodierten Proteine für die Infektion des Säugetier-
Wirts nötig ist. Das vierte Protein ist ein Typ-1-Transmembranprotein, das von
einem Sporozoiten-spezifischen Gen kodiert wird, bekannt als S23. Mittels
Epitop-tagging, spezifischer Antikörper gegen S23 und Immunelektronen-
Mikroskopie wird bestätigt, dass sich S23 hauptsächlich auf der Oberfläche von
Speicheldrüsen-Sporozoiten befindet. Die S23 Ektodomäne scheint allerdings für
Antikörper in unpermeabilisierten Sporozoiten nicht zugänglich zu sein.
Antikörper-induziertes Ablösen des Haupt-Oberflächenproteins CSP
(circumsporozoite protein) führte zur Freilegung der S23 Ektodomäne in einigen
Sporozoiten. Gezielte Deletion von S23 schränkte die in vitro Gleitbewegung
der Sporozoiten drastisch ein, was sich überraschenderweise nicht auf die
Infektivität der Sporozoiten auswirkte.
de
dc.format.extent
X, 115 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
surface proteins
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
Identification and functional analysis of novel sporozoite surface proteins in
the rodent malaria parasite Plasmodium yoelii
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Stefan H.I. Kappe
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Rupert Mutzel
dc.date.accepted
2015-03-20
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000098994-4
dc.title.translated
Identifizierung und funktionelle Analyse neuartiger Sporozoiten-
Oberflächenproteine im Erreger der Nagetier-Malaria Plasmodium yoelii
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000098994
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000016810
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access