A nuclear targeting system in Plasmodium falciparum
Creators
- 1. Mahidol University
- 2. National Center for Genetic Engineering and Biotechnology
- 3. Siriraj Hospital
Description
The distinct differences in gene control mechanisms acting in the nucleus between Plasmodium falciparum and the human host could lead to new potential drug targets for anti-malarial development. New molecular toolkits are required for dissecting molecular machineries in the P. falciparum nucleus. One valuable tool commonly used in model organisms is protein targeting to specific sub-cellular locations. Targeting proteins to specified locations allows labeling of organelles for microscopy, or testing of how the protein of interest modulates organelle function. In recent years, this approach has been developed for various malaria organelles, such as the mitochondrion and the apicoplast. A tool for targeting a protein of choice to the P. falciparum nucleus using an exogenous nuclear localization sequence is reported here.To develop a nuclear targeting system, a putative nuclear localization sequence was fused with green fluorescent protein (GFP). The nuclear localization sequence from the yeast transcription factor Gal4 was chosen because of its well-defined nuclear localization signal. A series of truncated Gal4 constructs was also created to narrow down the nuclear localization sequence necessary for P. falciparum nuclear import. Transfected parasites were analysed by fluorescent and laser-scanning confocal microscopy.The nuclear localization sequence of Gal4 is functional in P. falciparum. It effectively transported GFP into the nucleus, and the first 74 amino acid residues were sufficient for nuclear localization.The Gal4 fusion technique enables specific transport of a protein of choice into the P. falciparum nucleus, and thus provides a tool for labeling nuclei without using DNA-staining dyes. The finding also indicates similarities between the nuclear transport mechanisms of yeast and P. falciparum. Since the nuclear transport system has been thoroughly studied in yeast, this could give clues to research on the same mechanism in P. falciparum.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يمكن أن تؤدي الاختلافات الواضحة في آليات التحكم الجيني التي تعمل في النواة بين المتصورة المنجلية والمضيف البشري إلى أهداف دوائية محتملة جديدة للتطور المضاد للملاريا. هناك حاجة إلى مجموعات أدوات جزيئية جديدة لتشريح الأجهزة الجزيئية في نواة P. falciparum. إحدى الأدوات القيمة الشائعة الاستخدام في الكائنات الحية النموذجية هي استهداف البروتين لمواقع خلوية فرعية محددة. يسمح استهداف البروتينات إلى مواقع محددة بوضع العلامات على العضيات للفحص المجهري، أو اختبار كيفية تعديل البروتين محل الاهتمام لوظيفة العضيات. في السنوات الأخيرة، تم تطوير هذا النهج لعضيات الملاريا المختلفة، مثل الميتوكوندريون والقمة. تم الإبلاغ هنا عن أداة لاستهداف البروتين المفضل لنواة P. falciparum باستخدام تسلسل توطين نووي خارجي المنشأ. لتطوير نظام استهداف نووي، تم دمج تسلسل توطين نووي مفترض مع البروتين الفلوري الأخضر (GFP). تم اختيار تسلسل التوطين النووي من عامل نسخ الخميرة GAL4 بسبب إشارة التوطين النووي المحددة جيدًا. كما تم إنشاء سلسلة من بنيات Gal4 المبتورة لتضييق تسلسل التوطين النووي اللازم للاستيراد النووي لـ P. falciparum. تم تحليل الطفيليات المصابة عن طريق المجهر متحد البؤر الفلوري والمسح بالليزر. يعمل تسلسل التوطين النووي لـ GAL4 في P. falciparum. لقد نقلت GFP بشكل فعال إلى النواة، وكانت أول 74 بقايا من الأحماض الأمينية كافية للتوطين النووي. تتيح تقنية دمج Gal4 نقلًا محددًا للبروتين المفضل إلى نواة P. falciparum، وبالتالي توفر أداة لتسمية النوى دون استخدام أصباغ تلطيخ الحمض النووي. تشير النتيجة أيضًا إلى أوجه التشابه بين آليات النقل النووي للخميرة و P. falciparum. نظرًا لأن نظام النقل النووي قد تمت دراسته بدقة في الخميرة، فقد يعطي هذا أدلة للبحث عن نفس الآلية في P. falciparum.Translated Description (French)
Les différences distinctes dans les mécanismes de contrôle des gènes agissant dans le noyau entre Plasmodium falciparum et l'hôte humain pourraient conduire à de nouvelles cibles médicamenteuses potentielles pour le développement antipaludique. De nouvelles boîtes à outils moléculaires sont nécessaires pour disséquer les machines moléculaires dans le noyau de P. falciparum. Un outil précieux couramment utilisé dans les organismes modèles est le ciblage des protéines vers des emplacements sous-cellulaires spécifiques. Le ciblage des protéines vers des emplacements spécifiés permet de marquer les organites pour la microscopie ou de tester la façon dont la protéine d'intérêt module le fonctionnement des organites. Au cours des dernières années, cette approche a été développée pour divers organites du paludisme, tels que la mitochondrie et l'apicoplaste. Un outil permettant de cibler une protéine de choix sur le noyau de P. falciparum à l'aide d'une séquence de localisation nucléaire exogène est présenté ici. Pour développer un système de ciblage nucléaire, une séquence de localisation nucléaire putative a été fusionnée avec une protéine fluorescente verte (GFP). La séquence de localisation nucléaire du facteur de transcription de levure Gal4 a été choisie en raison de son signal de localisation nucléaire bien défini. Une série de constructions Gal4 tronquées a également été créée pour affiner la séquence de localisation nucléaire nécessaire à l'importation nucléaire de P. falciparum. Les parasites transfectés ont été analysés par microscopie confocale fluorescente et à balayage laser. La séquence de localisation nucléaire de Gal4 est fonctionnelle chez P. falciparum. Il a efficacement transporté la GFP dans le noyau, et les 74 premiers résidus d'acides aminés étaient suffisants pour la localisation nucléaire. La technique de fusion Gal4 permet le transport spécifique d'une protéine de choix dans le noyau de P. falciparum, et fournit ainsi un outil pour marquer les noyaux sans utiliser de colorants de coloration de l'ADN. La découverte indique également des similitudes entre les mécanismes de transport nucléaire de la levure et de P. falciparum. Le système de transport nucléaire ayant été étudié de manière approfondie chez la levure, cela pourrait donner des indices à la recherche sur le même mécanisme chez P. falciparum.Translated Description (Spanish)
Las claras diferencias en los mecanismos de control génico que actúan en el núcleo entre Plasmodium falciparum y el huésped humano podrían conducir a nuevas dianas farmacológicas potenciales para el desarrollo de la malaria. Se requieren nuevos kits de herramientas moleculares para diseccionar maquinarias moleculares en el núcleo de P. falciparum. Una herramienta valiosa comúnmente utilizada en organismos modelo es el direccionamiento de proteínas a ubicaciones subcelulares específicas. El direccionamiento de proteínas a ubicaciones específicas permite el etiquetado de orgánulos para microscopía, o la prueba de cómo la proteína de interés modula la función de los orgánulos. En los últimos años, este enfoque se ha desarrollado para varios orgánulos de la malaria, como la mitocondria y el apicoplasto. Aquí se informa una herramienta para dirigir una proteína de elección al núcleo de P. falciparum utilizando una secuencia de localización nuclear exógena. Para desarrollar un sistema de direccionamiento nuclear, se fusionó una supuesta secuencia de localización nuclear con proteína fluorescente verde (GFP). La secuencia de localización nuclear del factor de transcripción de levadura Gal4 se eligió debido a su señal de localización nuclear bien definida. También se creó una serie de construcciones de Gal4 truncadas para reducir la secuencia de localización nuclear necesaria para la importación nuclear de P. falciparum. Los parásitos transfectados se analizaron mediante microscopía confocal fluorescente y de barrido láser. La secuencia de localización nuclear de Gal4 es funcional en P. falciparum. Transportó eficazmente GFP al núcleo, y los primeros 74 residuos de aminoácidos fueron suficientes para la localización nuclear. La técnica de fusión Gal4 permite el transporte específico de una proteína de elección al núcleo de P. falciparum y, por lo tanto, proporciona una herramienta para marcar núcleos sin usar tintes de tinción de ADN. El hallazgo también indica similitudes entre los mecanismos de transporte nuclear de la levadura y P. falciparum. Dado que el sistema de transporte nuclear se ha estudiado a fondo en la levadura, esto podría dar pistas para la investigación sobre el mismo mecanismo en P. falciparum.Files
1475-2875-9-126.pdf
Files
(1.1 MB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:bb2ed8d5ad0a3a0f94dceb7db7a63f52
|
1.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نظام استهداف نووي في المتصورة المنجلية
- Translated title (French)
- Un système de ciblage nucléaire chez Plasmodium falciparum
- Translated title (Spanish)
- Un sistema de focalización nuclear en Plasmodium falciparum
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1964219048
- DOI
- 10.1186/1475-2875-9-126
References
- https://openalex.org/W195201687
- https://openalex.org/W1969503178
- https://openalex.org/W1973541716
- https://openalex.org/W1978544077
- https://openalex.org/W1989308870
- https://openalex.org/W1991499538
- https://openalex.org/W2004187473
- https://openalex.org/W2009437388
- https://openalex.org/W2019851585
- https://openalex.org/W2028343031
- https://openalex.org/W2034009934
- https://openalex.org/W2038614073
- https://openalex.org/W2043318317
- https://openalex.org/W2049679577
- https://openalex.org/W2053666983
- https://openalex.org/W2055473491
- https://openalex.org/W2074316482
- https://openalex.org/W2076085874
- https://openalex.org/W2090128221
- https://openalex.org/W2091585581
- https://openalex.org/W2097432311
- https://openalex.org/W2112047656
- https://openalex.org/W2137219338
- https://openalex.org/W2164365774
- https://openalex.org/W2316964745
- https://openalex.org/W4246119636