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Besnoitia besnoiti and Toxoplasma gondii invasion : the role of the parasite's tubulin folding pathway and manipulation of host cell organization

Author(s): Cardoso, Rita Isabel de Amorim

Date: 2014

Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.5/7753

Origin: Repositório da UTL

Subject(s): Besnoitia besnoiti; Toxoplasma gondii; Microtubule cytoskeleleton; Golgi apparatus; Centrosome; Tubulin folding pathway; Citoesqueleto de microtúbulos; Aparelho de Golgi; Centrossoma; Via de aquisição da estrutura tridimensional nativa da tubulina


Description

Besnoitia besnoiti and Toxoplasma gondii, the etiological agents of besnoitiosis and toxoplasmosis, respectively, are two apicomplexan parasites unable to replicate outside the host cell. In order to survive inside the host cell, these parasites have developed strategies to subvert the cytoskeleton and the endomembrane system of the host cell. In this work, the strategies used by B. besnoiti and T. gondii to manipulate the cytoskeleton, remodeling microtubules (MTs), and interfering with the centrosome and Golgi apparatus of the host cell are studied. We observed that the parasitophorous vacuole (PV) of both parasites is surrounded by host MTs, but only T. gondii recruits the host cell centrosome towards the PV. However, the host Golgi apparatus is recruited to the PV by both parasites but its organization is affected in different ways. The differences found between these two parasites are most likely a result of two distinct evolutionary mechanisms and might reflect the different tissue tropism and pathogeny. Since not only the host cell cytoskeleton, but also the cytoskeleton of the parasite, participate in the establishment of infection, this work also addresses the role of the parasite cytoskeleton during entry and development inside the host cell. For this we propose that components of the tubulin folding pathway are good candidates to regulate cytoskeleton dynamics and reorganization during host invasion. Thus, we started the characterization of the gene structure and expression patterns of the components of tubulin folding pathway (CCTα, TBCB, TBCE and α-tubulin). These studies suggest that these proteins have an important role in parasite replication. Overall, our results contribute to the present knowledge of the mechanisms underlying host cell invasion by these parasites, which might be important for the definition of future therapeutic strategies.

RESUMO - Estudo da invasão por Besnoitia besnoiti e Toxoplasma gondii: papel de componentes da via de aquisição da estrutura tridimensional nativa da tubulina do parasita e manipulação da organização da célula hospedeira - Besnoitia besnoiti e Toxoplasma gondii, agentes etiológicos da besnoitiose e toxoplasmose, respetivamente, são dois parasitas do filo Apicomplexa incapazes de se replicarem fora da célula hospedeira. De forma a sobreviver dentro da célula hospedeira estes parasitas desenvolveram estratégias para subverter o citoesqueleto e sistema endomembranar da célula. Neste trabalho são estudadas as estratégias utilizadas por B. besnoiti e T. gondii para manipular o citoesqueleto, remodelar microtúbulos (MTs), e interferir com o centrossoma e o aparelho de Golgi da célula hospedeira. Observámos que o vacúolo parasitóforo (VP) dos dois parasitas está rodeado de MTs da célula hospedeira, mas apenas T.gondii desloca o centrossoma para o VP. No entanto, o aparelho de Golgi é recrutado para próximo do VP por ambos os parasitas, sendo a sua organização afetada de forma diferente. As diferenças encontradas entre os dois parasitas são provavelmente o resultado de evoluções diferentes, podendo isto refletir o seu diferente tropismo e patogenicidade. Visto que para além do citoesqueleto da célula hospedeira, também o citoesqueleto do parasita participa no desenvolvimento da infeção, este trabalho também se destina a estudar o papel do citoesqueleto do parasita durante a entrada e multiplicação dentro da célula hospedeira. Desta forma propomos que os componentes da via de aquisição da estrutura tridimensional nativa da tubulina são bons candidatos para regular a dinâmica e reorganização do citoesqueleto durante a invasão. Assim, caracterizámos a estrutura dos genes CCTα, cofator B, cofator E e α-tubulina, e o seu padrão de expressão, obtendo dados que sugerem que estas proteínas poderão ter um importante papel na replicação do parasita. Globalmente, os nossos resultados contribuem para o conhecimento dos mecanismos subjacentes à invasão da célula hospedeira por estes parasitas, o que poderá ser importante no futuro para a definição de estratégias terapêuticas.

Tese de Doutoramento em Ciências Veterinárias- Especialidade de Ciências Biológicas e Biomédicas

Document Type Doctoral thesis
Language English
Advisor(s) Leitão, José Alexandre da Costa Perdigão e Cameira; Soares, Maria Helena Antunes
Contributor(s) Cardoso, Rita Isabel de Amorim
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