Coupling of lysosomal and mitochondrial membrane permeabilization in trypanolysis by APOL1

Humans resist infection by the African parasite Trypanosoma brucei owing to the trypanolytic activity of the serum apolipoprotein L1 (APOL1). Following uptake by endocytosis in the parasite, APOL1 forms pores in endolysosomal membranes and triggers lysosome swelling. Here we show that APOL1 induces both lysosomal and mitochondrial membrane permeabilization (LMP and MMP). Trypanolysis coincides with MMP and consecutive release of the mitochondrial TbEndoG endonuclease to the nucleus. APOL1 is associated with the kinesin TbKIFC1, of which both the motor and vesicular trafficking VHS domains are required for MMP, but not for LMP. The presence of APOL1 in the mitochondrion is accompanied by mitochondrial membrane fenestration, which can be mimicked by knockdown of a mitochondrial mitofusin-like protein (TbMFNL). The BH3-like peptide of APOL1 is required for LMP, MMP and trypanolysis. Thus, trypanolysis by APOL1 is linked to apoptosis-like MMP occurring together with TbKIFC1-mediated transport of APOL1 from endolysosomal membranes to the mitochondrion

Insertion und Oligomerisierung des trypanolytischen Faktors Apolipoprotein L1 (ApoL1) in mitochondrialen Membranen

Es konnte gezeigt werden, dass sich ApoL1 in die mitochondriale Außenmembran einlagert und dort oligomerisiert. Daher besteht die Möglichkeit zur Bildung einer ApoL1-Pore, welche die Diffusion von kleinen Proteinen aus den Mitochondrien ermöglicht, die daraufhin eine Art des programmierten Zelltods auslösen können. Um die Interaktionen des ApoL1 mit Mitochondrien zu charakterisieren, wurde das Modellsystem der Bäckerhefe verwendet. Es zeigte sich, dass ApoL1 in einem dreistufigen Mechanismus in mitochondriale Membranen insertiert. Weiterhin konnte die Topologie des ApoL1 in der mitochondrialen Außenmembran bestimmt werden. Es zeigte sich, dass die Oligomerisierung des ApoL1 von seinem BH3-Motiv abhängig ist. ApoL1 bildet in diesen Membranen hoch dynamische Oligomere von unbestimmter Stöchiometrie, wie sie auch von dem proapoptotischen Protein Bax bekannt sind. Diese Ergebnisse unterstützen die Hypothese eines mitochondrial vermittelten Mechanismus der ApoL1 induzierten Trypanolyse