Trypanosomy v lidsk krvi Kinetoplastids Diplonemids Euglenozoans are
- Slides: 25
Trypanosomy v lidské krvi
Kinetoplastids Diplonemids Euglenozoans are unicellular flagellates that include free-living, commensalic and parasitic species
the sampling of trypanosomatids in Neotropical Heteroptera
trypanosomes • Kinetoplastid flagellates causing disease: >300. 000 patients worldwide Leishmaniasis Chagas’ disease Sleeping sickness Trypanosoma brucei
Trypanosoma brucei T. brucei gambiense T. brucei rhodesiense T. brucei tse-tse fly vector distribution life cycle
k. DNA is organized as a disc with minicircles stretched taut and aligned parallel to the axis of the k. DNA disc k. DNA mitochondrion
Kinetoplast (or k. DNA) genome of kinetoplastid flagellates Trypanosoma brucei ND 8 ND 7 COIII ND 9 CYb A 6 22 kb CR 5 CR 4 RPS 12 CR 3 COII MURF 2 g. RNA 1 ~1 kb g. RNA 3 g. RNA 2
The kinetoplast DNA replication model Pol b-PAK Topo II Pol b Antipodal site SSE 1 (RNase H) Primase Kinetoflagellar Zone UMSBP Pol 1 B Pol 1 C +
Zájmové mitochondriální proteiny 1. Fe-S klastery 2. RNA editing a RNA procesing 3. proteiny konzervované mezi člověkem, kvasinkou a trypanosomou o nichž se nic neví 4. Podjednotky respiračního řetězce 5. Import a modifikace t. RNA Isc. S 1 Frataxin (komplex ? ) Isc. A Ferredoxin 1 Ferredoxin 2
GAP 1 and 2 are lethal also in the bloodstream stage Northern and Western analysis showing downregulation of the GAP proteins Growth curves of GAP knock-downs g. RNAs disappear in the absence of GAP proteins
ISC machinery Cfd 1 s. S Nbp 35 mitochondrion Fe WD 40 s. S Fe s S Fe Narf apoprotein Atm 1? Fe S s S X? Erv 1, GSH Complex I Fe Ind Fe Grx 5 S Fe S ATP Hsp 70 Frataxin Dna. J Mge apoprotein Isc. U S S 0 e 2+ Fdx FOR-NADH Fe Fe Isc. A Iba 57? Mrs 3/4 alanine Nfu Isc. S Isd 11 cysteine TCA substrate
Central Dogma of Molecular Biology
T. brucei ATPase 6 m. RNA edited editing in progress. . . pre-edited AAAAAUAAGUAUUUUGAUAUUAUUAAAGUAAAAGAGGAAUUUUGGGCGGAAGAGAAGGA AAAAAUAAGUAUUUUGAUAUUAUUAAAGUAAAAGuuuuu. Auuuuu. Gu. GAuuu. AU AAAAAUAAGUAUUUUGAUAUUAUUAAAGUAAAu. Guuuuu. Auuuuu. Gu. GAuuu M F L F F F C D GACAGGAGAGGAAAUGAAGGAGAAAGGUUUUGAGAGGGGGGUUUUUUGAGGGGAGGAAA GACAGGAGAGGAAAUGAAGGAGAAAGGUUUUGAGAGGGGGGUUUUUUGAGuu. GGuuu GACAGGAGAGGAuuuu. AAu. UGuuu. AAu. Guu. GAuuuuuu. Auuuu. G* UUUGGuu. GCGuuu. Guu. Au. Gu. Auu. Gu. Au. GAu. Cu. AGGuu. Au. Guuuu. Auu AUUUUGGuu. GCGuuu. Guu. Au. Gu. Auu. Gu. Au. GAu. Cu. AGGuu. Au. Guuuu. A L F W L R L M L K L E C K M G Y F Y E C R V G W V S F R W L G C E F E AAGAAUUUUGAACUAUUUGUUUAAGUUAUGGGAGAGAAGCAAGGAGGAGAAAA AAGAAUUUUGAACUAUUUGUUUAAGUUAUGGGAGAGAu. Auu. GCAuuuuu. Auuu AAGAAUUUUGAACu. UAUUUG***AAuuu. G*UAuu. UGuu. Guuuu. Gu. Auu. Guuuu Au. Guuu. AAuuu. Au. AGuuu. AAUUUUGu. Auu. A*UUGu. Auu. ACu. UAUUUG***AAuu UUUGAuuu. Guu. GGuuu. G***UUUGuuuuu. Auu. Gu. GGuuu. Au. Guu Gu. Auuuu. AAu. UGuuu. AAu. Guu. GAuuuuuu. Auuuu. G*UUUGAuu uu. Gu. Auuuu. AAu. UGuuu. AAu. Guu. GAuuuuuu. Auuuu. G*UUUGA I K V E Y F F W N I C W L T M I L C I L F S D Y F G L R L E F A C R L R RF GUAGGGGAAUUUUGAGGAGAUUCUUGGGGAGAGGCGGGCGACGGCGGUUUUGAAA GUAGGGGAAUUUUGAGGAGuuuu. AUUC**Guuuuuu. Gu. Guuuuuu. AGAGu. Gu uu. Guuuuuu. Au. GAuuuuu. Guuu. AAuuu. Gu. UAGuu. GGu. GAu. A**** uuu. Auu. Gu. Auu. GCAuuuuu. Guuuuuu. Au. GAuuuuu. Guuu. A u. G*UAuu. UGuu. Guuuu. Gu. Auu. Guuuuuuu. Auu. Gu. Auu. GCAuuuuu. Guuuu. G Guuu. AAuuu. Au. AGuuu. AAUUUUGu. Auu. A*UUGu. Auu. ACu. UAUUUG***AAuuu. G*UA u. Gu. Auuu. Guu. GGuuu. G***UUUGuuuuu. Auu. Gu. GGuuu. Au. Guuu. AAu uuu. Gu. Auuu. Guu. GGuuu. G***UUUGuuuuu. Auu. Gu. GGuuu. Au. Guuu. A KD VL GY EL FF WV GG DL SC W GL EF AL GL GL RW RF RM FL ACACCCAUUUUUAGGAGGAUAAGAGGGGAGAAAAGGGGAAAUGGAAUUGCCU ACACCCAUUUUUAGGAGGAUAAGAGGGGAGAAAAGGGGAAAUGGAAu. UUGuu. GGAuuu. A ACACCCAUUUUUAGGAGGAUAAGAGGGGAGAAAAGGGGuuu. Auuuu. AUGu. Guuuuu ACACCCAUUUUUAGGAGGAUAAGAGGGuuuuuu. Guu. Auu. GAuuu. Auuuuu ACACCCAUUUUUAGGAGGAUAuuuuu. Guuuuuu. AGGGuuuuuu. Guu. Au uuuu. Cuuu. Gu. Gu. CGuu. Gu. CGACGuuuuu. GCGuuu. GUUUUGu. AAuuu. Au. C Guuuu. Au. GGAu. Guuuu. AUUC**Guuuuuu. Gu. Guuuuuu. AGAGu. Guuuuu. Cuu Au. AAuuu. Gu. UAGuu. GGu. GAu. A****Guuuu. Au. GGAu. Guuuu. AUUC**Guuuuuu. G uuuuuu. Au. GAuuuuu. Guuu. AAuuu. Gu. UAGuu. GGu. GAu. A****Guuuu. Au. G uu. UGuu. Guuuu. Gu. Auu. Guuuuuuu. Auu. Gu. Auu. GCAuuuuu. Guuuuu uu. Au. AGuuu. AAUUUUGu. Auu. A*UUGu. Auu. ACu. UAUUUG***AAuuu. G*UAuu. UGuu. G Auuu. Au. AGuuu. AAUUUUGu. Auu. A*UUGu. Auu. ACu. UAUUUG***AAuuu. G*UAuu. UGu WF KN HL PY FS LL GI GL ter Y EY G C R I K T G Y E L M E N L L G Y I UUGCCAAACUUUUAGAAGAGCAGGAAAGGUUAGGGGGAGGAGAGAAGAAAGGGAA UUGCCAAACUUUUAGAAGAGCAGGAAAGGUUAGGGGGAGGAGAGAAGAAAGuu. Gu UUGCCAAACUUUUAGAAGAGCAGGAAAGGUUAGGGGGuuu. AGuuuu. Gu. Auuu. GAu UUGCCAAACUUUUAGAAGAGCAGGAAAGG**Auuuuuu. Guuu. G UUu. GCC***GCCAu. Auu. AC****AGuu. Auuuuuu. Gu. AAu. GAuuuu. GCAGuu. GA Au. UUGuu. GGAuuu. AUUu. GCC***GCCAu. Auu. AC****AGuu. Auuuuuu. Gu. AAu Gu. Guuuuu. Guuu. Auuuu. AUGu. Guuuuu. Au. UUGuu. GGAuuu. AUUu. GCC** u. GAuuu. Auuuuu. Guuuu. Guuu. Auuuu. AUGu. Guuuuu. A Au. CCCAu. UUUUUAuu. GAu. Guuuuuu. GAuuuuuuu. UAuuuuu. Guuuuu u. Gu. Gu. CGuu. Gu. CGACGuuuuu. GCGuuu. GUUUUGu. AAuuu. Au. CAu. CCCAu uu. Guuuuuu. AGAGu. Guuuuu. Cuuu. Gu. Gu. CGuu. Gu. CGACGuuuuu. GCGuuu GAu. Guuuu. AUUC**Guuuuuu. Gu. Guuuuuu. AGAGu. Guuuuu. Cuuu. Gu. Gu u. Au. GAuuuuu. Guuu. AAuuu. Gu. UAGuu. GGu. GAu. A****Guuuu. Au. GGAu. Gu uuuu. Gu. Auu. Guuuuuuu. Auu. Gu. Auu. GCAuuuuu. Guuuuuu. Au. GA u. Guuuu. Gu. Auu. Guuuuuuu. Auu. Gu. Auu. GCAuuuuu. Guuuuuu. Au. Gu L A L F F A C K I L V L F E L R Y A I G A K F V L R F G L R F R C E F E AGUUGUGAUUUUGGAGUUAUAGAAUAAGAUCAAAUAAGUUAAUAAUA AGUUGUGA**UUGGAGUUAUAGAAUAAGAUCAAAUAAGUUAAUAAUA AGUUGuu. A**UUGGAGUUAUAGAAUAAGAUCAAAUAAGUUAAUAAUA u. GAAAuuu. G**Guu. UGuu. A**UUGGAGUUAUAGAAUAAGAUCAAAUAAGUUAAUAAUA uuuu. GAu. AGuu. Au. Auu. Guu. GAAAuuu. G**Guu. UGuu. A**UUGGAGUUAUAGAA uuu. AGuuuu. Gu. Auuu. GAuuuuu. GAu. AGuu. Au. Auu. Guu. GAAAuuu. G**Guu. UGu u. AAu. GG**Auuuuuu. Guuu. AGuuuu. Gu. Auuu. GAuuuuu. GAu. AG Au. GAuuuu. GCAGuu. GAu. AAu. GG**Auuuuuu. Guuu. AGuuuu. Gu *GCCAu. Auu. AC****AGuu. Auuuuuu. Gu. AAu. GAuuuu. GCAGuu. GAu. AAu. GG** u. UUGuu. GGAuuu. AUUu. GCC***GCCAu. Auu. AC****AGuu. Auuuuuu. Gu. AAu. G uuu. AGGGuuuuuu. Guu. Auu. GAuuu. Auuuuu. Guuuu. Guuu. Auu UUUUUAuu. GAu. Guuuuuu. GAuuuuuuu. UAuuuuu. Guuuuuu. AGGG GUUUUGu. AAuuu. Au. CAu. CCCAu. UUUUUAuu. GAu. Guuuuuu. GAuuuuuuu. UAuu CGuu. Gu. CGACGuuuuu. GCGuuu. GUUUUGu. AAuuu. Au. CAu. CCCAu. UUUUUAuu uuuuuuu. AUUC**Guuuuuu. Gu. Guuuuuu. AGAGu. Guuuuu. Cuuu. Gu. Gu. CGuu. G uuuuu. Guuu. AAuuu. Gu. UAGuu. GGu. GAu. A****Guuuu. Au. GGAu. Guuuu GAuuuuu. Guuu. AAuuu. Gu. UAGuu. GGu. GAu. A****Guuuu. Au. GGAu. Guuuuuu L R C E D S F C F D L F F G N V N I L E ter L V D G Q D I S terter S F M D UAAGAUCAAAUAAGUUAAUAAUA u. A**UUGGAGUUAUAGAAUAAGAUCAAAUAAGUUAAUAAUA uu. Au. Auu. Guu. GAAAuuu. G**Guu. UGuu. A**UUGGAGUUAUAGAAUAAGAUCAA Auuu. GAuuuuu. GAu. AGuu. Au. Auu. Guu. GAAAuuu. G**Guu. UGuu. A**UUGGAGU Auuuuuu. Guuu. AGuuuu. Gu. Auuu. GAuuuuu. GAu. AGuu. Au. A Auuuu. GCAGuu. GAu. AAu. GG**Auuuuuu. Guuu. AGuuuu. Gu. Auuuu. AUGu. Guuuuu. Au. UUGuu. GGAuuu. AUUu. GCC***GCCAu. Auu. AC****AGuu. A uuuuuu. Guu. Auu. GAuuu. Auuuuu. Guuuu. Guuu. Auuuu. AU uu. Auuuuu. Guuuuuu. AGGGuuuuuu. Guu. Auu. GAuuu. Auuuuu. Gu Guu. GAu. Guuuuuu. GAuuuuuuu. UAuuuuu. Guuuuuu. AGGGuuuuuu. Gu. CGACGuuuuu. GCGuuu. GUUUUGu. AAuuu. Au. CAu. CCCAu. UUUUUAuu. GA AUUC**Guuuuuu. Gu. Guuuuuu. AGAGu. Guuuuu. Cuuu. Gu. Gu. CGuu. Gu. CG uu. AUUC**Guuuuuu. Gu. Guuuuuu. AGAGu. Guuuuu. Cuuu. Gu. Gu. CGuu. Gu V F F I R F L L C F L E C F S L L C R AUAAGUUAAUAAUA UAUAGAAUAAGAUCAAAUAAGUUAAUAAUA uu. Guu. GAAAuuu. G**Guu. UGuu. A**UUGGAGUUAUAGAAUAAGAUCAAAUAAGUUA u. GAuuuuu. GAu. AGuu. Au. Auu. Guu. GAAAuuu. G**Guu. UGuu. A**UUGGAGUUAU uuu. Auuuuuu. Gu. AAu. GAuuuu. GCAGuu. GAu. AAu. GG**Auuuuuu. Guu. G Gu. Guuuuu. Au. UUGuu. GGAuuu. AUUu. GCC***GCCAu. Auu. AC****AGuu. Auuu Guuuu. Guuu. Auuuu. AUGu. Guuuuu. Au. UUGuu. GGAuuu. AUUu. GCC***G u. Auu. GAuuu. Auuuuu. Guuuu. Guuu. Auuuu. AUGu. Guuuuuu. GAuuuuuuu. UAuuuuu. Guuuuuu. AGGGuuuuuu. Guu. Auu. G ACGuuuuu. GCGuuu. GUUUUGu. AAuuu. Au. CAu. CCCAu. UUUUUAuu. GAu. Guuuuu CGACGuuuuu. GCGuuu. GUUUUGu. AAuuu. Au. CAu. CCCAu. UUUUUAuu. GAu. Guuu C L S T F L R L F C N L L S S H F L L AUAAUA AGAAUAAGAUCAAAUAAGUUAAUAAUA uuu. Guuu. AGuuuu. Gu. Auuu. GAuuuuu. GAu. AGuu. Au. Auu. Guu. GAAAuuu. G**Gu uuu. Gu. AAu. GAuuuu. GCAGuu. GAu. AAu. GG**Auuuuuu. Guuu CCAu. Auu. AC****AGuu. Auuuuuu. Gu. AAu. GAuuuu. GCAGuu. GAu. AAu. GG**Au Au. UUGuu. GGAuuu. AUUu. GCC***GCCAu. Auu. AC****AGuu. Auuuuuu. Gu. AAu Auuuuu. Guuuu. Guuu. Auuuu. AUGu. Guuuuu. Au. U u. GAuuuuuuu. UAuuuuu. Guuuuuu. AGGGuuuuuu. Guu. Auu. GAuuu. Auu uuu. GAuuuuuuu. UAuuuuu. Guuuuuu. AGGGuuuuuu. Guu. Auu. GAuuu. A L M F F D F F Y F I F V F F F W C F L u. UGuu. A**UUGGAGUUAUAGAAUAAGAUCAAAUAAGUUAAUAAUA AGuuuu. Gu. Auuu. GAuuuuu. GAu. AGuu. Au. Auu. Guu. GAAAuuu. G**Guu. UGuu. A* uuuuu. Guuu. AGuuuu. Gu. Auuu. GAuuuuu. GAu. AGuu. Au. Auu Au. GAuuuu. GCAGuu. GAu. AAu. GG**Auuuuuu. Guuu. AGuuuu. Gu UGuu. GGAuuu. AUUu. GCC***GCCAu. Auu. AC****AGuu. Auuuuuu. Gu. AAu. GAu uu. Auuuuu. Guuuu. Guuu. Auuuu. AUGu. Guuuuu. Au. UUGuu. GGA uuuu. Auuuuu. Guuuu. Guuu. Auuuu. AUGu. Guuuuu. Au. UUGuu. G L L I Y F C V L F I I L C V F *UUGGAGUUAUAGAAUAAGAUCAAAUAAGUUAAUAAUA Guu. GAAAuuu. G**Guu. UGuu. A**UUGGAGUUAUAGAAUAAGAUCAAAUAAGUUAAU Auuu. GAuuuuu. GAu. AGuu. Au. Auu. Guu. GAAAuuu. G**Guu. UGuu. A**UUGGAGU uuu. GCAGuu. GAu. AAu. GG**Auuuuuu. Guuu. AGuuuu. Gu. Auuu. G uuu. AUUu. GCC***GCCAu. Auu. AC****AGuu. Auuuuuu. Gu. AAu. GAuuuu. GCAG GAuuu. AUUu. GCC***GCCAu. Auu. AC****AGuu. Auuuuuu. Gu. AAu. GAuuuu. GC I F V G F I C R H I T V I Y F L ter AAUA UAUAGAAUAAGAUCAAAUAAGUUAAUAAUA Auuuuu. GAu. AGuu. Au. Auu. Guu. GAAAuuu. G**Guu. UGuu. A**UUGGAGUUAUAG uu. GAu. AAu. GG**Auuuuuu. Guuu. AGuuuu. Gu. Auuu. GAuuuuu. G AGuu. GAu. AAu. GG**Auuuuuu. Guuu. AGuuuu. Gu. Auuu. GAuuuu AAUAAGAUCAAAUAAGUUAAUAAUA Au. AGuu. Au. Auu. Guu. GAAAuuu. G**Guu. UGuu. A**UUGGAGUUAUAGAAUAAGA u. GAu. AGuu. Au. Auu. Guu. GAAAuuu. G**Guu. UGuu. A**UUGGAGUUAUAGAAUAA UCAAAUAAGUUAAUAAUA GAUCAAAUAAGUUAAUAAUA
In T. brucei, extensive RNA editing is the rule: 9 of 18 m. RNAs are extensively edited 12 S 9 S ND 8 ND 7 cox 3 cytb ATP 6 ND 9 MURF 5 G 3 cox 2 MURF 1 ND 1 edited m. RNAs ND 4 RPS 12 ND 5 cox 1 G 4 ND 3
Most edited m. RNAs encode subunits of the Ox. Phos system Complex III Complex IV Complex V Succinate reductase 7 8 II CYb III 6 (a) 9 3 Subunits encoded by mitochondrial m. RNAs that require editing
RNA editing is directed by guide RNAs Editing Block. . . UUAGGGGGAGGAGAGAu. AGuu. Au. Auu. Guu. GAAAuuu. GGuu. UGuu. AUUGGAGUUAUAG. . . AAAGAGCAGGAAAGGUUAGGGGGAGGAGAGAAGAAAGGGAAAGUUGUGAUUUUGGAGUUAUAG. . . AAAGAGCAGGAAAGGUUAGGGGGAGGAGAGAAGAAAGGGAAAGUUGUGuu. AUUGGAGUUAUAG. . . AGAGCAGGAAAGGUUAGGGGGAGGAGAGAAGAAAGGGAAAGUUGuu. AUUGGAGUUAUAG. . . AAAGAGCAGGAAAGGUUAGGGGGAGGAGAGAAGAAAGGuu. UGuu. AUUGGAGUUAUAG. . . GAGCAGGAAAGGUUAGGGGGAGGAGAGAAGAAAGGGAAAuuu. GGuu. UGuu. AUUGGAGUUAUAG. . . GCAGGAAAGGUUAGGGGGAGGAGAGAAGAAAGGuu. GAAAuuu. GGuu. UGuu. AUUGGAGUUAUAG. . . AGGAAAGGUUAGGGGGAGGAGAGAAGAAAGuu. GAAAuuu. GGuu. UGuu. AUUGGAGUUAUAG. . . GAAAGGUUAGGGGGAGGAGAGAAGAAAuu. Guu. GAAAuuu. GGuu. UGuu. AUUGGAGUUAUAG. . . AAAGGUUAGGGGGAGGAGAGAAGAAu. Auu. Guu. GAAAuuu. GGuu. UGuu. AUUGGAGUUAUAG. . . AGGUUAGGGGGAGGAGAGAAGAuu. Guu. GAAAuuu. GGuu. UGuu. AUUGGAGUUAUAG. . . GUUAGGGGGAGGAGAGAAGuu. Au. Auu. Guu. GAAAuuu. GGuu. UGuu. AUUGGAGUUAUAG. . . AAAGAGCAGGAAAGGUUAGGGGGAGGAGAGAAGAAAGGGAAAGUUGUGAUUGGAGUUAUAG. . . ····|··|·|·||||·||||···||||·||·||·|||||||||| ||·||||···|||··||||·||·||·|||||·|||||||||| ||··||||·||·||·|||||·|||||||||| ·|||||||||| ||·|||||||||| UUUUUUAUUAAUAGUAUAGUGACAGUUUUAGACUAAGCAAUAGCCUCAAUAUC. . . CUAAGCAAUAGCCUCAAUAUC. . . UUUUUUAUUAAUAGUGACAGUUUUAGACUAAGCAAU UUUUUUAUUAAUAGUGACAGUUUUAGACUAAGCAA UUUUUUAUUAAUAGUGACAGUUUUAGACUAA UUUUUUAUUAAUAGUGACAGUUUUAGAC UUUUUUAUUAAUAGUGACAGUUUUAGA UUUUUUAUUAAUAGUGACAG UUUUUUAUUAAUAGUGA UUUUUUAUUAAUAGUAUAG UUUUUUAUUAAUAGUA UUUUUUAUUAAUAG UUUUUUAUUAA UUUUUUA U Tail Information Anchor
RNA editing of one m. RNA requires several g. RNAs VIII u VI IV u u g. RNAs II u A cox 3 m. RNA u u VII edited unedited Direction of editing u V 5' u III I n g. RNAs 3'
Editosome Model p 24 p 42 upstream binding 8 p 1 p 63 p 90 p 81 p 99 p 52 p 102 p 48 p 108 p 46 p 69 catalytic p 57 hel 61 p 67 p 61 p 10 1 EM p 33 3 p 10 p 41 Insertion editing p 44 p 10 5 Deletion editing anchor binding
RNA editing The core machinery: the 20 S editosome Stuart et al. , Trends Genet. 2005
Crystal structure of the MRP 1/MRP 2 complex Ribbon diagram with MRP 1 in red (subunits A and C) and MRP 2 in cyan (subunits B and D) Schumacher et al. , Cell 2006
The GAP proteins are localized in punctuate loci along the reticulated mitochondrion Immunolocalization using anti-GAP 1 antibody Immunolocalization of the HA 3 -tagged versions of GAP 1 and GAP 2 Hashimi et al. , RNA, 2009
Kinetoplast DNA network of trypanosomatids
Gradual loss of kinetoplast DNA Without k. DNA they cannot survive in tse-tse fly but can in mammals (after some compensatory mutations)
Figure 5 Trypanosoma brucei with k. DNA Trypanosoma evansi without k. DNA (akinetoplastic; “petite mutant”) Editosome and accessory proteins are present even in trypanosomes that have completely lost their mitochondrial DNA (+ RNA) Lai et al. , PNAS, 2008