Effektorproteine sind kleine sezernierte Proteine, die von Pathogenen und Parasiten verwendet werden, um die Invasion eines Wirts zu erleichtern. In der vorliegenden Arbeit untersuchen wir zwei Protistan-Parasiten (Phytomyxea), Plasmodiophora Brassicae und Maullinia Ectocarpii, und versuchen mutmaßliche Effektorproteine mithilfe eines bioinformatischen Pipeline-Ansatzes in Verbindung mit experimenteller Verifizierung zu charakterisieren. Durch die Kombination von Alphafold mit dem Strukturausrichtungstool Foldseek identifizierten wir einen potenziellen verteidigungsassoziierten Metalloproteinase-Inhibitor, der vermutlich an der Störung der Infektionsreaktionselemente im Wirt von Maullinia ectocarpii beteiligt ist. Darüber hinaus konnten wir mithilfe von Alphafold-Multimer zur Vorhersage von Effektor-Wirt-Protein-Wechselwirkungen 12 Kandidaten von P. Brassicae und 1 Kandidaten von M. Ectocarpii testen, von denen angenommen wird, dass sie an Manipulationen von Wirtszellzyklusprozessen beteiligt sind. Diese verglichen wir mit Wirtsproteinen, die an der Regulierung der Spezifität des Anaphase Promoting Complex beteiligt sind. Durch diese interaktiven Tests konnten wir anhand der generierten Modelle zeigen, dass die mutmaßlichen Effektoren nicht in der Lage waren, mit den ausgewählten Wirtsproteinen Komplexe zu bilden. Anschließend versuchten wir, das Vorhandensein des Metalloproteinase-Inhibitors in einem Maullinia ectocarpii/Ectocarpus siliculosus-Pathosystem experimentell zu verifizieren, indem wir „Single Molecule Inexpensive Flourescent In-Situ Hybridization“ verwendeten. Wir zeigen, dass die Vorhersage der Tertiärstruktur in Verbindung mit der Strukturausrichtung neuartige Werkzeuge der nächsten Generation sind, die dabei helfen können, Effektorproteinkandidaten zu identifizieren und zu charakterisieren, sowie die Wechselwirkung zwischen Effektorprotein und Wirtszielproteinen vorherzusagen.
Titelaufnahme
- TitelUnveiling the protistan effectors : uUsing a bioinformatic approach to determine the role effector proteins play in Phytomyxean parasite-host interactions / Alexander Scheiflinger
- verfasst von
- betreut von
- Erschienen
- Umfang34 Seiten : Illustrationen, Diagramme
- AnmerkungKurzfassung in deutscher Sprache
- Datum der AbgabeMärz 2024
- SpracheEnglisch
- DokumenttypMasterarbeit
- Schlagwörter (EN)
- URN
- Das Dokument ist online verfügbar
- Nachweis
Effector Proteins are small secreted protein used by pathogens and parasites to facilitate invasion of a host. Here, we investigate 2 protistan phytomyxid parasites, Plasmodiophora brassicae and Maullinia ectocarpii, and attempt to characterize putative effector proteins using a bioinformatic pipeline approach coupled with experimental verification. Using Alphafold in combination with the structural alignment tool Foldseek, we identified a potential defense-associated metalloproteinase inhibitor suggested to be involved in facilitating disruption of infection response elements in the host of Maullinia ectocarpii. Further, using Alphafold-Multimer to predict effector-host protein interactions, we were able to test 12 candidates from P. brassicae, and 1 candidate from M. ectocarpii, all thought to be involved in manipulations of host cell cycle processes. These we compared against host proteins involved in regulation of the specificity of the Anaphase Promoting Complex. Through these 37 pairwise interactive tests we were able to show the putative effectors were not able to complex with the selected host proteins based on the generated models. We subsequently experimentally verified the presence of the metalloproteinase inhibitor in a Maullinia ectocarpii/Ectocarpus siliculosus pathosystem, using single-molecule fluorescent in-situ hybridization. We show that tertiary structure prediction coupled with structural alignment, are novel next generation tools which can help identify and characterize effector protein candidates, as well as help predict the interaction between effector protein and host target proteins.
- Das PDF-Dokument wurde 2 mal heruntergeladen.