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The evolution of type III secretion effectors
Dagmar Tiefenbrunner
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Computational Science
Betreuer*in
Thomas Rattei
DOI
10.25365/thesis.72693
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-24388.61289.356422-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Typ III Sekretions Effektoren (T3SE) spielen bei einer Vielzahl gram-negativer Pathogene und Symbionten eine entscheidende Rolle in der Interaktion zwischen Bakterium und Wirt. Wegen ihres engen Kontakts mit den Wirtszellen und dem Immunsystem des Wirts sind sie einem hohen Selektionsdruck ausgesetzt. Zum Teil könnte ihre Fähigkeit schnell zu evoluieren auf ihre modulare Struktur mit einer N-terminalen Signalsequenz, gefolgt von funktionalen Domänen, zurückzuführen sein. N-terminale Elongation und terminales Reassortment wurden als möglicherweise häufige Mechanismen der Entstehung neuer T3SEen vorgeschlagen. Dennoch ist die Evolution neuer Effektoren nur unzureichend geklärt. Diese Studie beabsichtigte, mit computerbasierten Methoden diese beiden evolutionären Wege zu untermauern oder Alternativen dazu zu finden. Darüber hinaus versuchte sie herauszufinden, ob manche T3SEen aus eukaryotischen Proteinen entstehen, die das Bakterium durch horizontalen Gentransfer übernommen hat, da dies bei einigen anderen Virulenzfaktoren ein bekannter evolutionärer Mechanismus ist. Alignments zwischen Effektoren untereinander und mit anderen Homologen wurden benutzt, um mögliche evolutionäre Wege abzuleiten. Die Ergebnisse unterstützen, dass terminales Reassortment ein häufiger Mechanismus der Evolution von T3SEen ist. Über N-terminale Elongation konnten sie keine klare Aussage treffen und N-terminale Verkürzung spielt höchstwahrscheinlich keine nennenswerte Rolle bei der Entstehung neuer Effektoren. Es wurden Analysen mit EffectiveT3, einem Programm zur Vorhersage von T3SEen, durchgeführt, die darauf hindeuten, dass einige Sequenztypen öfter einem T3S Signal ähneln als andere. In einigen Taxa könnten N-terminale Frameshifts eine besonders günstige Quelle neuer Sekretionssignale darstellen. Nur für einen Effektor konnte ein klarer Hinweis darauf gefunden werden, dass er in horizontalen Gentransfer mit einem Eukaryoten involviert war. Allerdings konnte nicht geklärt werden, ob Chlamydia den Effektor von Trypanosomatidae übernommen hat oder umgekehrt.
Abstract
(Englisch)
Type III secretion effectors (T3SE) are important factors for host cell interaction in a wide variety of gram-negative pathogens and symbionts. Due to their close contact with host cells and the host immune system, they are subjected to high selective pressure. Their high evolvability may partly be attributed to their modular structure, with an N-terminal signal sequence followed by the functional domains. N-terminal elongation and terminal-reassortment have been proposed as potentially common mechanisms of T3SE evolution. Nonetheless, the evolution of novel effectors remains poorly understood. This study aimed to collect further evidence for these evolutionary pathways or to find alternative ones, using computational methods. Further, it tried to investigate if T3SEs may originate from eukaryotic proteins gained by horizontal gene transfer, as this is a known evolutionary mechanism in some other virulence factors. Alignments and comparisons between effectors and to other homologs were used to deduce possible evolutionary pathways. The results support terminal-reassortment as a common mechanism of T3SE evolution. For N-terminal elongation, they stayed inconclusive, and N-terminal truncation most probably does not contribute in any meaningful way to the emergence of new effectors. Analyses utilizing the T3SE prediction tool EffectiveT3 seem to indicate that certain types of sequences tend to resemble a T3S signal more closely than others. In particular, frameshifted N-termini may be a convenient source of new secretion signals in some taxa. Firm evidence for the involvement of a T3SE in horizontal gene transfer with a eukaryote could only be obtained for one Chlamydial effector. However, it remained unclear if Chlamydia gained the effector from Trypanosomatidae or if Trypanosomatidae acquired the effector from Chlamydia.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Typ 3 Sekretionseffektoren Typ 3 Sekretionssystem Evolution
Schlagwörter
(Englisch)
Type 3 Secretion Effectors Type 3 Secretion System Evolution
Autor*innen
Dagmar Tiefenbrunner
Haupttitel (Englisch)
The evolution of type III secretion effectors
Paralleltitel (Deutsch)
Die Evolution von Typ III Sekretions Effektoren
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
57 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Rattei
AC Nummer
AC16689984
Utheses ID
64798
Studienkennzahl
UA | 066 | 910 | |