Structure and function of the Plasmodium myosin XIV-actin glideosome
疟原虫肌球蛋白 XIV 肌动蛋白滑胶体的结构和功能
基本信息
- 批准号:9363011
- 负责人:
- 金额:$ 73.75万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-05-11 至 2022-04-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Actin-Binding ProteinActinsActomyosinAffectBaculoviridaeBaculovirusesBinding SitesBiochemicalBiologicalBiological AssayBiophysicsBloodCell membraneCellsCessation of lifeComplexCryoelectron MicroscopyCrystallizationCrystallographyCulicidaeDiseaseDrug TargetingErythrocytesFilamentGoalsGrantHumanImageryIn VitroInsectaInstitutesIntegral Membrane ProteinInvadedKineticsKnowledgeLaboratoriesLengthLife Cycle StagesLightMalariaMembraneMicrofilamentsMolecularMolecular MotorsMotorMotor ActivityMuscleMyosin ATPaseNucleotidesParasitesPhosphorylationPlasmodiumPlasmodium falciparumPreclinical Drug EvaluationProcessPropertyProtein IsoformsProteinsProtomerRegulationResistanceResolutionRoleStructureSystemTailTechniquesUniversitiesVermontVirulentWorkcell motilitycoronin proteinglobal healthimage reconstructionmalaria infectionmilligrammonomernext generationparasite invasionpolymerizationprofilinprotein expressionreconstitutionsmall moleculesmall molecule inhibitor
项目摘要
Malaria is a blood-borne disease caused by apicomplexan parasites of the genus Plasmodium, which
causes more than a half million deaths per year. The life cycle alternates between a mosquito and a
human stage; in the latter stage merozoites invade red blood cells, a process that occurs in seconds.
Invasion into and egress from an infected host cell are powered by a multi-protein assembly called the
glideosome, the core of which is the class XIV myosin motor PfMyoA, making it a primary target against
malaria. This motor is anchored via its light chain subunit MTIP (myosin tail interacting protein) to integral
membrane proteins in a double-membraned flattened complex called the inner membrane complex
(IMC), which lies ~25nm below the plasma membrane. The Plasmodium actin isoform (PfAct1) that
interacts with PfMyoA is quite divergent in sequence from, and much more dynamic than, muscle actin.
Despite the importance of the parasite motor, knowledge of its structure, function, and regulation has
been limited primarily because PfMyoA to date has not been expressed in a heterologous system. The
Trybus laboratory has, however, recently discovered how to express milligram quantities of this motor
using the baculovirus/insect cell expression system. They have also expressed Plasmodium actin, which
allows actomyosin interactions to be studied with native isoforms. The Plasmodium motor and actin will
be characterized by a combination of state-of-the-art biochemical, biophysical, and high resolution
structural biological techniques. This is a multiple PI R01 grant: Trybus (protein expression,
biochemical/biophysical assays of Plasmodium myosin and actin, University of Vermont), Anne
Houdusse (crystallography, Institute Curie) and Dorit Hanein and Niels Volkmann (high resolution cryo-
electron microscopy and image reconstruction, Sanford Burnham Prebys Institute). In Aim 1 we will
determine how PfMyoA motor activity is regulated in the glideosome, and the mechanism by which small
molecules inhibit activity. Unloaded and loaded ensemble in vitro motility assays and transient kinetics
will be used to assess function. The goal of Aim 2 is to crystallize the Plasmodium falciparum class XIV
myosin for structure-function studies, and to determine the site of binding of small molecule inhibitors.
Aim 3 seeks to understand how the unique properties of Plasmodium actin and its interaction with
Plasmodium actin-binding proteins regulate actin dynamics and affect its ability to interact with PfMyoA.
In Aim 4 we will determine the structure of Plasmodium actin filaments, alone or decorated with PfMyoA,
at 5Å resolution or better by high-resolution cryo-electron microscopy. Taken together, these studies will
establish the molecular basis for Plasmodium glideosome activity.
疟疾是一种由疟原虫属顶复门寄生虫引起的血液传播疾病,
每年导致超过 50 万人死亡。 生命周期在蚊子和蚊子之间交替。
人类阶段;在后期,裂殖子侵入红细胞,这一过程在几秒钟内发生。
受感染宿主细胞的入侵和流出是由称为“
滑翔体,其核心是 XIV 类肌球蛋白运动 PfMyoA,使其成为对抗的主要目标
该马达通过其轻链亚基 MTIP(肌球蛋白尾部相互作用蛋白)锚定到积分上。
双膜扁平复合物中的膜蛋白,称为内膜复合物
(IMC),位于质膜下方约 25 nm 处的疟原虫肌动蛋白亚型 (PfAct1)。
与 PfMyoA 的相互作用在序列上与肌肉肌动蛋白非常不同,并且比肌肉肌动蛋白更具动态性。
尽管寄生虫运动很重要,但对其结构、功能和调节的了解已经深入人心。
受到限制主要是因为迄今为止 PfMyoA 尚未在异源系统中表达。
然而,Trybus 实验室最近发现了如何表达该电机的毫克量
他们还使用杆状病毒/昆虫细胞表达系统表达了疟原虫肌动蛋白。
允许研究肌动球蛋白与天然亚型的相互作用。
其特点是结合了最先进的生物化学、生物物理和高分辨率
这是一项多重 PI R01 资助:Trybus(蛋白质表达,
疟原虫肌球蛋白和肌动蛋白的生物化学/生物物理测定,佛蒙特大学),安妮
Houdusse(晶体学,居里研究所)以及 Dorit Hanein 和 Niels Volkmann(高分辨率冷冻-
电子显微镜和图像重建,Sanford Burnham Prebys Institute)。在目标 1 中,我们将。
确定 PfMyoA 运动活动如何在滑胶体中受到调节,以及小体的机制
分子抑制活性。卸载和加载的整体体外运动测定和瞬态动力学。
将用于评估功能。目标 2 的目标是使恶性疟原虫 XIV 类结晶。
肌球蛋白用于结构功能研究,并确定小分子抑制剂的结合位点。
目标 3 旨在了解疟原虫肌动蛋白的独特特性及其与疟原虫的相互作用
疟原虫肌动蛋白结合蛋白调节肌动蛋白动力学并影响其与 PfMyoA 相互作用的能力。
在目标 4 中,我们将确定单独的或用 PfMyoA 修饰的疟原虫肌动蛋白丝的结构,
综合起来,这些研究将通过高分辨率冷冻电子显微镜以 5Å 分辨率或更高的分辨率进行。
建立疟原虫滑胶体活性的分子基础。
项目成果
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