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Baculovirus-induced actin comet tails
structure of the propulsion machinery
Jan Müller
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
John Victor Small
DOI
10.25365/thesis.13198
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30436.52526.376765-4
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Diese Arbeit beschreibt meine Forschung der letzten eineinhalb Jahre in der Arbeitsgruppe von Prof. J. Victor Small am Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften. Ziel der Arbeit war es, die strukturelle Organisation des Actin-basierten Antriebssystems aufzuklären. Dafür wurden zwei Ansätze verfolgt: Erstens ein in vitro System, das ermöglichte, Actin von Microtubuli ausgehend zu nukleieren. Der zweite Ansatz beschäftigte sich mit den Veränderungen, die Baculovirus, ein Pathogen, das Insekten befällt, im Actinzytoskelett seines Wirten auslöst. Das Ausnützen von Wirtsactin zum Zweck der Fortbewegung ist von mehreren Bakterien und Viren, zum Beispiel Listeria, Rickettsia und Vaccinia bekannt. Diese Pathogene bilden einen Actinschweif – auf Englisch ‚actin comet tail‘ – an ihrer Rückseite aus, von dem sie durch die Wirtszelle befördert werden. Die geringe Größe von Baculoviren, nur etwa 250nm Länge bei 50nm Durchmesser, und ein entsprechend kleinerer Actinschweif ermöglichten ein gänzliches Durchdringen der Probe mit einem Elektronenstrahl und dadurch die Erforschung der Actinstruktur mittels Elektronenmikroskopie. Dafür wurden zwei verschiedene Herangehensweisen gewählt: Zuerst wurden konzentrierte, aufgereinigte Baculoviren mit Actin, dem Arp2/3 Komplex und anderen Actin-regulierenden Proteinen inkubiert und die in vitro polymerisierten Actinstrukturen untersucht. Zweitens wurden geeignete Zelllinien wie Fisch-Fibroblasten mit konzentrierten Baculoviren infiziert und die Veränderungen im Zytoskelett in situ betrachtet. Fluoreszenzmikroskopie an lebenden Zellen zeigte die Fähigkeit von Baculoviren, viele verschiedene, eukaryotische Zellen in Kultur zu infizieren. Elektronenmikroskopische Aufnahmen der Actinschweife förderten eine sogenannte ‚Fishbone‘-Struktur der ‚comet tails‘ zu Tage, wie sie auch bei Listeria und anderen Bakterien in größerem Maßstab beschrieben wurde. Schlussendlich ermöglichte der Einsatz von Elektronentomographie an in vitro und in vivo polymerisierten Actinkometen die Erstellung von 3D-Modellen. Auf deren Basis werden einige Modelle diskutiert, wie Actin-getriebene Pathogene ihre Antriebsmaschinerie aufbauen.
Abstract
(Englisch)
This thesis describes the work I carried out over the last one and a half years as a diploma student in Prof J. Victor Small‘s lab at the Institute of molecular biotechnology of the Austrian academy of sciences (IMBA). The aim was to elucidate the structural organization of the pushing machineries based on actin filaments, to contribute to an understanding of how actin filament polymerization is harnessed to produce motion. The first part focuses on an in vitro system, which allowed observation of actin filaments growing off microtubules. The second part describes our efforts to characterize baculovirus-induced actin tails. Various pathogens, like Listeria and Rickettsia, as well as Vaccinia virus and baculovirus, hijack the actin machinery of cells to propel themselves through the cytoplasm and to move from one cell to another, to propagate their infection. Since baculoviruses are small, around 250 by 50nm in size, the comet tails are correspondingly smaller and filament arrangements more easily resolved by electron microscopy. We used two systems to study the structure of the actin tails: First, an in vitro assay, including the isolated virus, Arp2/3 complex, actin and other components. Second, suitable cell types like goldfish fibroblasts and B16 cells were infected with concentrated virus and the tails observed in situ. Fluorescence microscopy enabled us to establish the ability of baculovirus to infect several eukaryotic cell types and analyze new aspects of baculovirus-induced tails. Electron microscopy revealed the ‘fishbone’-structure of in vivo as well as in vitro tails and, finally, electron tomography allowed us to conceive models of how pathogen-induced actin tails are formed.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Actin baculovirus actin comet tail Arp2/3 electron microscopy electron tomography motility assay
Schlagwörter
(Deutsch)
Actin Baculovirus Arp2/3 Elektronenmikroskopie Elektronentomographie Motility assay
Autor*innen
Jan Müller
Haupttitel (Englisch)
Baculovirus-induced actin comet tails
Hauptuntertitel (Englisch)
structure of the propulsion machinery
Paralleltitel (Deutsch)
Baculovirus-induzierte Actinschweife: Struktur des Antriebsmechanismus
Paralleltitel (Englisch)
Baculovirus-induced actin comet tails: Sstructure of the propulsion machinery
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
73 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
John Victor Small
AC Nummer
AC08790047
Utheses ID
11864
Studienkennzahl
UA | 490 | | |