Membrane-associated proteins in giardia lamblia

The manner in which membrane-associated proteins interact with the membrane defines their subcellular fate and function. This interaction relies on the characteristics of the proteins, their journey after synthesis, and their interaction with other proteins or enzymes. Understanding these properties may help to define the function of a protein and also the role of an organelle. In the case of microorganisms like protozoa parasites, it may help to understand singular features that will eventually lead to the design of parasite-specific drugs. The protozoa parasite Giardia lamblia is an example of a widespread parasite that has been infecting humans and animals from ancestral times, adjusting itself to the changes of the environment inside and outside the host. Several membrane-associated proteins have been posted in the genome database GiardiaDB, although only a few of them have been characterized. This review discusses the data regarding membrane-associated proteins in relationship with lipids and specific organelles and their implication in the discovery of anti-giardial therapies.Fil: Touz, Maria Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Feliziani, Constanza. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Ropolo, Andrea Silvana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentin

Estudio de adaptadores monométricos en el transporte de proteinas a vacuolas lisosomales en Giardia Lamblia

Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) -- Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2015.En este Trabajo de Tesis, hemos identificado un solo gen en Giardia que codifica una proteína que contiene el dominio conservado ENTH, el cual define a la familia de adaptadores monoméricos del tipo epsina. Este módulo está presente tanto en epsina como en las proteínas relacionadas a epsina (epsina R), cuyas funciones en la mayoría de las células eucariotas están relacionadas a la endocitosis y el transporte de proteínas desde el Golgi hacia los endosomas, respectivamente. En este estudio, encontramos que GIENTHp (del inglés §.iardia [amblia ENTH protein) está presente en el citosol y, de la misma manera que epsina, se asocia con la subunidad alfa de la AP-2, clatrina y ubiquitina, interactúa fuertemente con PI3,4,SP3 y participa en la endocitosis mediada por receptor. También hallamos que GIENTHp se une la subunidad gamma de AP-l Y PI4P Y está implicada en el tráfico desde el sitio de direccionamiento hacia las vacuolas lisosomales o PVs, tal como las proteínas del tipo epsinaR. Observamos asimismo que la alteración en la función de GIENTHp afecta gravemente el crecimiento trofozoítos, mostrando además una acumulación inusual de material electrodenso en las PVs, lo que indica que GIENTHp podría estar implicada en el mantenimiento de la homeostasis de estas vacuo las. Por otra parte, debido a que muchos componentes de la maquinaria endocítica son estructural y funcional mente conservados entre los organismos eucariotas, es que se utilizó el sistema de levaduras para explorar las similitudes como así también las particularidades de GIENTHp como un miembro de la familia ENTH. En teste Trabajo de Tesis, investigamos también si La doble función de GIENTHp como epsina y epsinaR es conservada, utilizando como modelo la levadura S. cerevisiae que expresa dos homólogos de epsina, Entl y Ent2, y dos ortólogos de epsinaR, Ent3 y EntS. Encontramos que la expresión de GIENTHp (o solo su dominio de ENTH) no complementó el crecimiento de las levaduras en la cepa mutante entlLlent2Ll ni restauró el defecto en el transporte vesicular en en t3Llent5Ll. Sin embargo, hallamos que la proteína en estudio actúa como una proteína no funcional dominante de Ent3jS en la cepa de tipo salvaje, observando un defecto en la localización CPSl y en la maduración de la feromona de apareamiento, el factor-a. Así, el hallazgo de que GIENTHp actúa como una proteína dominante negativa de epsinaR en células de levadura, refuerza los datos filogenéticos que muestran que GIENTHp pertenece a la subfamilia epsinaR, la cual estaba presente en todos los organismos eucariotas previo a su evolución en diferentes taxas.Feliziani, Constanza. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.Touz, María Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina.Masih, Diana Teresa. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina.Bocco, José Luis. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina.Daniotti, José Luis. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; Argentina.Utaro, Antonio Domingo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de BioIogía Molecular y Celular de Rosario; Argentina

Receptor-mediated endocytosis and trafficking between endosomal–lysosomal vacuoles in Giardia lamblia

The early branching Giardia lamblia has highly polarized vacuoles, located underneath the plasma membrane, which have at least some of the characteristics of endosomes and of lysosomes. These peripheral vacuoles (PVs) are necessary for nutrient uptake and the maintenance of plasma membrane composition, but whether they carry out sorting and segregation of receptors and ligands is a matter of debate. Here, we showed that the internalization of low-density lipoprotein (LDL) to the PVs is highly dynamic in trophozoites with a rate similar to the internalization of the low-density lipoprotein receptor-related protein 1. Moreover, by analyzing receptor-mediated and fluid-phase endocytosis in living cells, we showed that after endocytosis LDL but not dextran moved laterally between the PVs. We speculate on PV functional heterogeneity and maturation in this parasite.Fil: Rivero, Maria Romina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Instituto de Investigaciones Médicas Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Jausoro, Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Instituto de Investigaciones Médicas Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Bisbal, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Instituto de Investigaciones Médicas Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Feliziani, Constanza. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Instituto de Investigaciones Médicas Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Lanfredi Rangel, Adriana. Centro de Pesquisas Gonçalo Moniz, Serviço de Microscopia Eletrônica; BrasilFil: Touz, Maria Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Instituto de Investigaciones Médicas Mercedes y Martín Ferreyra; Argentin

Immunodominant proteins α-1 giardin and β-giardin are expressed in both assemblages A and B of Giardia lamblia

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>To date, eight assemblages of <it>Giardia lamblia </it>have been described, but only assemblages A and B are known to infect humans. Despite the fact that the genomic, biological, and clinical differences found between these two assemblages has raised the possibility that they may be considered different species, there is relatively limited information on their phenotypic differences. In the present study, we developed monoclonal antibodies against alpha-1 and beta giardin, two immunodominant proteins produced during <it>G. lamblia </it>infection, and studied their expression and localization in WB (assemblage A) and GS trophozoites (assemblage B).</p> <p>Results</p> <p>The polyclonal antibodies generated against WB trophozoites, particularly those recognizing intracellular proteins as well as the proteins present at the plasma membrane (variable-specific surface proteins), showed cross-reactivity with intracellular proteins in GS trophozoites. The use of monoclonal antibodies against beta giardin indicated ventral disc localization, particularly at the periphery in WB trophozoites. Interestingly, although beta giardin was also restricted to the ventral disc in GS trophozoites, the pattern of localization clearly differed in this assemblage. On the other hand, monoclonal antibodies against alpha-1 giardin showed plasma membrane localization in both assemblages with the bare area of GS trophozoites also being distinguished. Moreover, the same localization at the plasma membrane was observed in Portland-1 (Assemblage A) and in P15 (Assemblage E) trophozoites.</p> <p>Conclusions</p> <p>We found differences in localization of the beta giardin protein between assemblages A and B, but the same pattern of localization of alpha-1 giardin in strains from Assemblages A, B and E. These findings reinforce the need for more studies based on phenotypic characteristics in order to disclose how far one assemblage is from the other.</p

Exosome biogenesis in the protozoa parasite Giardia lamblia: A model of reduced interorganellar crosstalk

Extracellular vesicles (EVs) facilitate intercellular communication and are considered a promising therapeutic tool for the treatment of infectious diseases. These vesicles involve microvesicles (MVs) and exosomes and selectively transfer proteins, lipids, mRNAs, and microRNAs from one cell to another. While MVs are formed by extrusion of the plasma membrane, exosomes are a population of vesicles of endosomal origin that are stored inside the multivesicular bodies (MVBs) as intraluminal vesicles (ILVs) and are released when the MVBs fuse with the plasma membrane. Biogenesis of exosomes may be driven by the endosomal sorting complex required for transport (ESCRT) machinery or may be ESCRT independent, and it is still debated whether these are entirely separate pathways. In this manuscript, we report that the protozoan parasite, Giardia lamblia, although lacking a classical endo-lysosomal pathway, is able to produce and release exosome-like vesicles (ElV). By using a combination of biochemical and cell biology analyses, we found that the ElVs have the same size, shape, and protein and lipid composition as exosomes described for other eukaryotic cells. Moreover, we established that some endosome/lysosome peripheral vacuoles (PVs) contain ILV during the stationary phase. Our results indicate that ILV formation and ElV release depend on the ESCRT-associated AAA+-ATPase Vps4a, Rab11, and ceramide in this parasite. Interestingly, EIV biogenesis and release seems to occur in Giardia despite the fact that this parasite has lost most of the ESCRT machinery components during evolution and is unable to produce ceramide de novo. The differences in protozoa parasite EV composition, origin, and release may reveal functional and structural properties of EVs and, thus, may provide information on cell-to-cell communication and on survival mechanisms.Fil: Moyano, Sofia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Musso, Juliana Rita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Feliziani, Constanza. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Zamponi, Nahuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Frontera, Lorena Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Ropolo, Andrea Silvana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Lanfredi-Rangel, Adriana. Centro de Pesquizas Gonzalo Monis. Fiocruz; BrasilFil: Lalle, Marco. Department Of Infectious Diseases, Foodborne And Neglec; ItaliaFil: Touz, Maria Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentin

To a better understanding of the giardial ENTH protein function

Epsin N-terminal homology (ENTH) domains are present at the N-terminus of either the epsin or epsin-related (epsinR) proteins. These proteins have been involved in clathrinmediated trafficking and are critical for membrane deformation at the site of vesicle budding. While more than one type of these proteins have been described in many eukaryotic cells, the protozoa parasite Giardia lamblia contains only one member of this ENTH-protein family. In the last two years, four works have been published showing that this giardial protein might play diverse functions. This commentary gives a brief overview on the current status of the particular characteristics and functions of this unique protein.Fil: Feliziani, Constanza. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Touz, Maria Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentin

Endocytosis in Giardia: Evidence of absence

Zumthor et al. recently reported a novel function for clathrin coatomer in Giardia lamblia endocytosis. On the basis of old and new data, we propose an updated model of the participation of clathrin function in Giardia lamblia.Fil: Zamponi, Nahuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Feliziani, Constanza. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Touz, Maria Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentin

Vestiges of Ent3p/Ent5p function in the giardial epsin homolog

An accurate way to characterize the functional potential of a protein is to analyze recognized protein domains encoded by the genes in a given group. The epsin N-terminal homology (ENTH) domain is an evolutionarily conserved protein module found primarily in proteins that participate in clathrin-mediated trafficking. In this work, we investigate the function of the single ENTH-containing protein from the protist Giardia lamblia by testing its function in Saccharomyces cerevisiae. This protein, named GlENTHp (for G. lamblia ENTH protein), is involved in Giardia in endocytosis and in protein trafficking from the ER to the vacuoles, fulfilling the function of the ENTH proteins epsin and epsinR, respectively. There are two orthologs of epsin, Ent1p and Ent2p, and two orthologs of epsinR, Ent3p and Ent5p in S. cerevisiae. Although the expression of GlENTHp neither complemented growth in the ent1δent2δ mutant nor restored the GFP-Cps1 vacuolar trafficking defect in ent3δent5δ, it interfered with the normal function of Ent3/5 in the wild-type strain. The phenotype observed is linked to a defect in Cps1 localization and α-factor mating pheromone maturation. The finding that GlENTHp acts as dominant negative epsinR in yeast cells reinforces the phylogenetic data showing that GlENTHp belongs to the epsinR subfamily present in eukaryotes prior to their evolution into different taxa.Fil: Feliziani, Constanza. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Valdez, Javier Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; ArgentinaFil: Moyano, Sofia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Quassollo Infanzon, Gonzalo Emiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Poprawski, Joanna E.. University Johns Hopkins; Estados UnidosFil: Wendland, Beverly. University Johns Hopkins; Estados UnidosFil: Touz, Maria Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentin

Neurite atrophy and apoptosis mediated by PERK signaling after accumulation of GM2-ganglioside

GM2-gangliosidosis, a subgroup of lysosomal storage disorders, is caused by deficiency of hexosaminidase activity, and comprises the closely related Tay-Sachs and Sandhoff diseases. The enzyme deficiency prevents normal metabolization of ganglioside GM2, usually resulting in progressive neurodegenerative disease. The molecular mechanisms whereby GM2 accumulation in neurons triggers neurodegeneration remain unclear. In vitro experiments, using microsomes from Sandhoff mouse model brain, showed that increase of GM2 content negatively modulates sarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase (SERCA) (Pelled et al., 2003). Furthermore, Ca2+ depletion in endoplasmic reticulum (ER) triggers Unfolded Protein Response (UPR), which tends to restore homeostasis in the ER; however, if cellular damage persists, an apoptotic response is initiated. We found that ER GM2 accumulation in cultured neurons induces luminal Ca2+ depletion, which in turn activates PERK (protein kinase RNA [PKR]-like ER kinase), one of three UPR sensors. PERK signaling displayed biphasic activation; i.e., early upregulation of cytoprotective calcineurin (CN) and, under prolonged ER stress, enhanced expression of pro-apoptotic transcription factor C/EBP homologous protein (CHOP). Moreover, GM2 accumulation in neuronal cells induced neurite atrophy and apoptosis. Both processes were effectively modulated by treatment with the selective PERK inhibitor GSK2606414, by CN knockdown, and by CHOP knockdown. Overall, our findings demonstrate the essential role of PERK signaling pathway contributing to neurodegeneration in a model of GM2-gangliosidosis.Fil: Virgolini, María José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Feliziani, Constanza. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Cambiasso, Maria Julia. Instituto de Investigacion Medica Mercedes y Martin Ferreyra; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Lopez, Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Bollo, Mariana Ines. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentin