title: Protein trafficking to the apicoplast of Plasmodium falciparum - evidence for a golgi-dependent transport system
title: Proteintransport zum Apicoplasten von Plasmodium falciparum - Hinweise für einen Golgi-abhängigen Transportweg
Creators: name: Heiny, Sabrina Rita
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2014
Subjects: Brefeldin A
protein trafficking
Apicoplast
Plasmodium falciparum
Biowissenschaften, Biologie
Golgi

description: Like most other apicomplexan
      parasites Plasmodium falciparum harbours a complex,
      four-membrane-bound plastid termed the apicoplast that has
      been acquired through a secondary endosymbiosis event.
      Although no longer photosynthetically active, the apicoplast
      is the site of essential biochemical pathways and therefore
      considered a potential drug target for the next generation of
      anti-malarials. However, due to its endosymbiotic origin,
      most genes encoding apicoplast proteins have been transferred
      to the parasite nucleus during the course of evolution and
      therefore are in need of signals and transport mechanisms
      that facilitate post-translational re-import of their
      products to the complex plastid. Whilst signals mediating
      co-translational insertion into the ER and further transport
      to plastid, as well as components facilitating the protein
      translocation across the three inner membranes of the
      apicoplast have been studied in detail during the last years,
      it remains largely unknown how proteins are initially
      trafficked from the ER to the outermost apicoplast membrane.
      Most models favour a direct ER to apicoplast trafficking
      route, in which proteins destined for the apicoplast are
      recognised in the ER and diverted to a specialised vesicular
      system that carries them to the outer apicoplast membrane
      thereby bypassing the Golgi-compartment. This work provides
      substantial evidence that soluble proteins en route to the
      apicoplast indeed travel through the Golgi-compartment before
      reaching their final destination. By using ER retrieval
      sequences as Golgi-specific recognition signals we find that
      upon addition to an apicoplast-targeted reporterprotein,
      transport of this protein to the apicoplast is significantly
      impaired. Furthermore, trafficking of a soluble
      apicoplast-targeted reporterprotein can be substantially
      inhibited by brefeldin A, a fungal metabolite known to
      interfere with vesicle transport at the Golgi/ER interface,
      in a P. falciparum wildtype strain, whereas in a
      BFA-resistant P. falciparum strain transport is not affected.
      We propose that, upon co-translational insertion into the ER,
      soluble apicoplast proteins initially follow the default
      secretory pathway. In the Golgi they are then recognised,
      most likely by a putative transitpeptide receptor, and
      diverted to a vesicular system that directs them to the outer
      apicoplast membrane.
description: Wie die meisten apicomplexen
      Parasiten besitzt Plasmodium falciparum eine komplexe von
      vier Membranen umschlossene Plastide sekundär
      endosymbiotischen Ursprungs, die als Apicoplast bezeichnet
      wird. Obwohl nicht länger photosynthetisch aktiv, ist der
      Apicoplast ein Zentrum metabolischer Aktivität und gilt
      aufgrund seiner für den Parasiten essentiellen
      Stoffwechselwege als vielversprechende Angriffsfläche neuer
      anti-Malaria Medikamente. Die meisten Apicoplast Proteine
      sind jedoch Zellkern-kodiert und müssen daher
      post-translational in die Plastide importiert werden, was die
      Etablierung entsprechender Signale und Transportmechanismen
      voraussetzt. Die Signale, welche die zunächst
      co-translationale Insertion von Apicoplast Proteinen ins ER
      und den anschließenden Transport zur Plastide vermitteln,
      wurden wie die molekularen Komponenten, die an der
      Translokation über die drei inneren Membranen beteiligt sind,
      in den letzten Jahren eingehend untersucht. Weitestgehend
      unbekannt ist, wie Apicoplast Proteine zunächst vom ER zur
      äußeren Apicoplasten Membran gelangen. In der gegenwärtigen
      Literatur wir ein Modell favorisiert bei dem Apicoplast
      Proteine bereits im ER erkannt und in ein spezielles
      vesikuläres System sortiert werden, über das sie unter
      Ausschluss des Golgi-Apparates auf direktem Weg vom ER zur
      äußeren Apicoplasten Membran transportiert werden. Diese
      Arbeit liefert Hinweise, dass lösliche Apicoplast Proteine
      über eine Passage durch den Golgi-Apparat zum Apicoplasten
      transportiert werden. Anhand von ER retrieval Sequenzen,
      welche im Golgi erkannt werden, kann der Transport eines
      löslichen Apicoplast-gerichteten Reporterproteins nachhaltig
      beeinträchtigt werden. Desweiteren wird der Transport
      löslicher Apicoplast-gerichteter Reporterproteine unter
      Einfluss von Brefeldin A, einem bekannten Inhibitor des
      Golgi/ER vesikulären Systems, in einer P. falciparum Wildtyp
      Parasitenlinie weitestgehend inhibiert, während vor dem
      Hintergrund einer BFA-resistenten P. falciparum Zelllinie
      keine Beeinträchtigung des Transports zum Apicoplasten
      erfolgt. Entgegen der gegenwärtigen Literatur wird ein Modell
      vorgeschlagen, bei dem lösliche Apicoplast Proteine nach
      ihrer co-translationalen Insertion ins ER zunächst entlang
      des sekretorischen Weges transportiert werden. Im
      Golgi-Apparat werden sie dann, vermutlich von einem
      Golgi-residenten Transitpeptid Rezeptor, erkannt und über ein
      vesikuläres Transportsystem zur äußeren Apicoplasten Membran
      sortiert und transportiert.