Abstracts

Phospholipid biogenesis in the apicomplexan parasites Eimeria falciformis and Toxoplasma gondii

by Pengfei Kong




Institution: Humboldt University of Berlin
Department:
Year: 2017
Keywords: Biologie; Biowissenschaften, Biologie; Apikomplexan-Parasit; Toxoplasma; Eimeria; Phospholipid- Biogenese; apicomplexan parasite; Toxoplasma; Eimeria; phospholipid biogenesis; ddc:570
Posted: 02/01/2018
Record ID: 2222122
Full text PDF: http://edoc.hu-berlin.de/docviews/abstract.php?id=43529;http://edoc.hu-berlin.de/dissertationen/kong-pengfei-2017-04-28/PDF/kong.pdf;http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:11-100248816


Abstract

Das berleben und die Vermehrung der parasitr lebenden Apicomplexa setzen eine effiziente Synthese von Phospholipiden whrend ihres gesamten Lebenszyklus voraus. In dieser Arbeit nutzten wir zunchst Eimeria falciformis um den Prozess der Lipid-Biogenese in Sporozoiten zu untersuchen. Durch Lipidomics-Analysen wurde das Auftreten von zwei exklusiven Lipiden, Phosphatidylthreonin (PtdThr) und Inositolphosphorylceramid. Der Parasit exprimiert fast das gesamte Lipid-Biogenese- Netzwerk aus eukaryotischen und prokaryotischen Enzymen. Toxoplasma gondii diente als genmanipulierbarer Ersatz fr die Untersuchung der Eimeria-Enzyme, mit dem wir ein stark rumlich segmentiertes Netzwerk der Lipidsynthese im Apicoplast, ER, Golgi und Mitochondrium zeigen konnten. Ebenso legte die Komplementierung einer T. gondii-Mutante mit einer PtdThr-Synthase von E. falciformis eine konvergente Funktion von PtdThr fr den lytischen Zyklus von Kokzidien-Parasiten nahe. Auerdem setzten wir T. gondii als etablierten Modelorganismus ein, um die De- novo-Synthese und die metabolische Rolle eines bedeutenden Lipidvorlufers, CDP- Diacylglycerin (CDP-DAG), zu untersuchen. Wir konnten zwei phylogenetisch divergente CDP-DAG-Synthase (CDS) Enzyme in T. gondii nachweisen. Das eukaryotisch-typische TgCDS1 und das prokaryotisch-typische TgCDS2 lokalisieren im ER bzw. im Apicoplast. Der konditionierte Knockdown von TgCDS1 bremst das Parasitenwachstum stark ab, was den fast vollstndigen Verlust der Virulenz im Mausmodell hervorruft. Das restliche marginale Wachstum der TgCDS1 Mutante wird durch zustzliche Deletion der TgCDS2 verhindert. Lipidomics-Analysen zeigten eine signifikante und spezifische Abnahme der Phosphatidylinositol (PtdIns)- und Phosphatidylglycerol (PtdGro)-Level bei Verlust der TgCDS1- bzw. TgCDS2-Gene. Zusammengenommen zeigt unsere Arbeit ein Phospholipid-Biogenese-Modell mit erstaunlicher Kooperation verschiedener Organellen und einem extensiven Lipidtransport im Parasiten. The survival and proliferation of apicomplexan parasites oblige efficient synthesis of phospholipids throughout their life cycles. Here, we first deployed Eimeria falciformis to investigate the process of lipid biogenesis in sporozoites. Lipidomics analyses demonstrate the occurrence of two exclusive lipids phosphatidylthreonine (PtdThr) and inositol phosphorylceramide along with other prototypical lipids. The parasite expresses nearly the entire lipid biogenesis network, which is an evolutionary mosaic of eukaryotic- and prokaryotic-type enzymes. Using Toxoplasma gondii as a gene- tractable surrogate to examine the Eimeria enzymes, we show a highly compartmentalized network of lipid synthesis distributed primarily in the apicoplast, ER, Golgi and mitochondrion. Likewise, trans-species complementation of a T. gondii mutant with a PtdThr synthase from E. falciformis suggests a convergent function of PtdThr in promoting the lytic cycle in coccidian parasites. We also employed the well-established model parasite T. gondii to explore de novo synthesis andAdvisors/Committee Members: Gupta, Nishith, Lucius, Richard, Brouwers, Jos F..