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MORN-repeat proteins and TbMORN1 targeting in Trypanosoma brucei
Andrea Hessenberger
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Graham Warren
DOI
10.25365/thesis.16946
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29177.26523.524863-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Im Protist Trypanosoma brucei liegen die meisten seiner kanonischen Organellen- das Flagellum, das Mitochondrium, der Golgi-Apparat- als einfache Kopie vor und daher wird er gerne zur Beantwortung von elementaren zellbiologischen Fragen he-rangezogen. Bei Studien über die Replikation des Golgi-Apparats wurde eine neue Organelle des Zytoskeletts, genannt Bilobe, entdeckt. Kürzlich wurden zwei struktu-relle Komponenten der Bilobe TbMORN1 und TbLRRP1 identifiziert. TbMORN1 besteht aus einer höchst repetitiven Primärstruktur von 15 MORN-repeats, daher muss sich die Zielinformation zur Bilobe innerhalb dieser Wiederholungen befinden. Im Genom von T. brucei gibt es 17 weitere Leserahmen, welche MORN-repeat-Proteine vorhersagen. Keines dieser Proteine ist experimentell charakterisiert. Unser primärer Ansatz war es daher, diese Proteine in prozyklischen Trypanosomen zu exprimieren und auf eine Lokalisierung auf der Bilobe hin zu untersuchen. Sieben Proteine lokalisierten zu dem Axoneme, eines zu dem PFR, zwei wurden am Basal body gefunden, drei waren im Zytosol vorhanden und eines möglicherweise auf dem Mitochondrium. 10 von 14 Proteinen wurden auf Strukturen des Zytoskeletts gefun-den, was auf eine strukturelle Rolle der MORN-repeat-Proteine hinweist. Jedoch wurde keines auf der Bilobe entdeckt. Da die Zielinformation in der TbMORN1-Sequenz vorhanden sein muss, führte ich parallel dazu Verkürzungsexperimente durch. Interessanterweise wurden die meisten verkürzten Proteine zusätzlich zur Bi-lobe am basal body gefunden. Des Weiteren beobachtete ich bei C-terminal verkürz-ten Proteinen TbMORN1(1-350) – TbMORN1(1-260), ein Muster von Lokalisierung und Misslokalisierung zur Bilobe. Meine Vermutung ist, dass diese ungewöhnliche Beobachtung durch hydrophobische Schlaufen, welche das Protein eventuell an die Plasmamembran binden können, zu erklären ist. Nach Auswertung aller Daten erga-ben sich fünf wichtige Domänen. Die Aminosäuren 1-72 und 350-353 sind für eine Lokalisierung ausschließlich zur Bilobe notwendig, um eine starke, stabile Bindung herzustellen. Für die Bildung von sognannten „Spears“, parakistallinen Artefakten, wurden die Aminosäuren 343-350 als wichtig gefunden. Für das Bilobe-targeting sind die Aminosäuren 215-312 notwendig, wobei gleichzeitig ein targeting zum basal body stattfand. Für die Lokalisierung zum basal body war das letzte MORN-repeat ausreichend. Es ist möglich, dass das targeting durch eine Sequenz, welche nicht Teil der MORN-repeats ist, bewerkstelligt wurde. Aus meinen Daten ziehe ich den Schluss, dass das 3D-Motiv der entscheidende Faktor für das targeting von TbMORN1 an die Bilobe ist.
Abstract
(Englisch)
The protist Trypanosoma brucei posses most canonical eukaryotic organelles - flagel-lum, mitochondrion, Golgi - in single copy and is therefore widely used to address basic cell biological questions. Previously a novel cytoskeletal organelle called the bilobe was serendipitously discovered during studies on Golgi replication. Recently two of its structural components TbMORN1 and TbLRRP1 were identified. TbMORN1 consists of a highly repetitive primary structure of 15 MORN - repeats. Therefore the targeting information to the bilobe must be somewhere in these repeats. In the T.brucei genome there are 17 other open reading frames predicted to encode MORN-repeat proteins which are all experimentally uncharacterized. The candidate approach was to express these proteins in procyclic Trypanosomes and screen them for localization redolent of the bilobe. 7 proteins localized to the axoneme, 1 to the PFR, 2 were found at the basal body, 3 were present in the cytosol and one might be mitochondrial. 10/14 proteins where found on cytoskeletal structures which hints at a structural role of MORN-repeat proteins. However none were found at the bilobe. Since TbMORN1 must have the targeting information somewhere in its sequence I in parallel generated truncation constructs to gain information on which MORN-repeats are essential and which are dispensable for bilobe localization. Interestingly most of the truncated proteins were additionally found at the basal body in intact cells which suggests that tagged proteins might traffic to the bilobe through the basal body. I further observed a strange pattern of localization and mis-localization to the bilobe in C-terminal truncations, TbMORN1(1-350)- TbMORN1(1-260). I suggest that this unusual observation could be explained by hydrophobic loops which might bind the protein to the plasma membrane. Combining data from all truncations, I found that 5 domains are important. Amino acids 1-72 and 350-353 are required for targeting exclusively to the bilobe and forming a strong, stable association. The domain 343-350 was found important for the formation of spears, artefactual paracrystaline structures. Further, amino acids 215-312 are necessary for bilobe targeting with impaired targeting to the basal body. For targeting to the basal body the last MORN-repeat was sufficient. It is possible that the targeting is achieved through a sequence that is not part of the MORN-repeat consensus sequence. Concluding from our data I rather suggest that a 3D motif is the crucial factor for targeting TbMORN1.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
MORN-repeat proteins TbMORN1 Trypanosoma brucei
Schlagwörter
(Deutsch)
MORN-repeat Proteine TbMORN1 Trypanosoma brucei
Autor*innen
Andrea Hessenberger
Haupttitel (Englisch)
MORN-repeat proteins and TbMORN1 targeting in Trypanosoma brucei
Paralleltitel (Deutsch)
MORN-repeat Proteine und TbMORN1 targeting in Trypanosoma brucei
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
135 S. : Ill., graph.. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Graham Warren
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC09431553
Utheses ID
15189
Studienkennzahl
UA | 490 | | |