MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798382775708
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31243033
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a591
■1001  ▼aMorano,  Alexander  Aeneas.▼0(orcid)0000-0002-2677-1503
■24510▼aStructure  and  Function  of  the  Basal  Complex:  The  Unique  Mechanisms  of  Plasmodium  Cytokinesis
■260    ▼a[Sl]▼bHarvard  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a213  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Dvorin,  Jeffrey  D.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Harvard  University,  2024.
■520    ▼aPlasmodium  falciparum  is  the  causative  agent  of  the  most  dangerous  type  of  malaria,  an  ancient  disease  that  remains  a  significant  public  health  burden.  Malaria  pathogenesis  is  caused  by  the  asexual  replication  of  Plasmodium  parasites  in  the  red  blood  cells,  a  48-hour  cycle  driving  exponential  increases  in  parasitemia,  made  possible  by  Plasmodium's  unique  mode  of  asexual  replication,  schizogony,  where  16-32  daughter  cells  are  produced  within  a  common  cytoplasm.  During  schizogony,  multiple  rounds  of  asynchronous  karyokinesis  occur  followed  by  a  final,  semi-synchronous  round  of  karyokinesis  paired  with  cytokinesis  in  the  final  stage  of  schizogony  known  as  segmentation.  This  method  of  cell  division  requires  two  structures  specific  to  the  Apicomplexa:  the  inner  membrane  complex,  which  provides  shape  and  stability  to  the  daughter  cells,  called  merozoites,  and  the  basal  complex,  which  is  a  contractile  ring  that  functions  to  separate  the  merozoites  and  acts  as  a  scaffold  during  construction  of  the  IMC.  In  this  work,  we  characterize  the  spatial  and  temporal  complexity  of  the  basal  complex  and  begin  to  establish  a  mechanism  of  basal  complex  function.First,  we  identify  Pf3D7_  1018200,  PfPPP8,  as  a  new  and  essential  member  of  the  basal  complex.  We  make  use  of  ultrastructure  expansion  microscopy,  long-term  live-cell  microscopy,  and  3D-structured  illumination  microscopy  to  locate  the  precise  basal  complex  defect  induced  by  PfPPP8  depletion  and  thus  determine  that  PfPPP8  is  specifically  required  to  maintain  basal  complex  integrity  and  synchrony  during  the  process  of  basal  complex  construction.  In  the  absence  of  PfPPP8,  basal  complexes  within  the  same  parasite  grow  at  different  rates,  accumulate  breakage  points,  and  collapse  rather  than  contracting.  Through  bioinformatic  analysis  we  characterize  PfPPP8  as  the  first  serine-threonine  pseudophosphatase  in  the  PPP-type  phosphatase  family,  with  similarly  enzymatically  inactive  homologs  throughout  the  Apicomplexa.  We  use  PfPPP8  to  identify  novel  basal  complex  proteins  Pf3D7_0214700  and  PfMyoJ  via  immunoprecipitation  and  develop  a  long-term  live-cell  microscopy  platform  to  visualize  the  different  dynamic  temporal  localizations  of  identified  basal  complex  proteins,  determining  that  PfMyoJ  and  Pf3D7_0214700  (named  PfSLACR)  are  recruited  to  the  basal  complex  at  its  midpoint  whereas  PfPPP8  is  depleted  during  basal  complex  contraction.  Not  only  does  this  work  characterize  a  novel  essential  basal  complex  protein  in  depth,  but  it  also  demonstrates  the  dynamic  nature  of  the  basal  complex  in  Plasmodium  for  the  first  time.Next,  we  dig  deep  into  the  structure,  composition,  spatial-temporal  dynamics,  and  mechanism  of  the  basal  complex.  We  make  extensive  use  of  ultrastructure  expansion  microscopy  (U-ExM)  to  identify  PfMyoJ  and  PfSLACR  as  members  of  a  novel  basal  subcompartment  of  the  P.  falciparum  basal  complex,  with  PfCINCH  localized  to  the  more  apical  subcompartment.  Next,  we  optimize  long-term  live-cell  microscopy  to  first  identify  subtle  differences  in  the  recruitment  dynamics  of  PfSLACR  and  PfMyoJ,  where  PfSLACR  arrives  slightly  earlier  to  the  basal  complex,  and  combine  both  live-cell  microscopy  and  U-ExM  to  show  that  PfSLACR  and  PfMyoJ  are  removed  unevenly  from  the  basal  complexes  of  individual  merozoites  within  the  same  schizont,  demonstrating  a  lack  of  radial  symmetry  in  the  process  of  segmentation.  We  demonstrate  that  basal  complex  contraction  is  mechanistically  divergent  between  P.  falciparum  and  related  parasite  Toxoplasma  gondii,  showing  PfMyoJ  and  PfMORN1  to  be  both  individually  dispensable  and  dispensable  in  combination.  Finally,  we  show  that  actin  dynamics  are  also  dispensable  to  the  initiation,  construction,  and  contraction  of  the  basal  complex,  in  the  presence  and  absence  of  PfMyoJ.  Thus,  we  establish  the  basal  complex  as  a  spatially  complex  structure,  build  on  our  earlier  understanding  of  its  temporal  complexity,  and  make  significant  strides  towards  identifying  the  mechanism  responsible  for  contraction  of  the  basal  complex.Overall,  this  work  significantly  expands  our  knowledge  of  the  structure,  organization,  order  of  assembly,  and  mechanism  of  action  of  the  basal  complex,  allowing  for  a  greater  understanding  of  Plasmodium  cell  division  and  demonstrating  a  surprising  degree  of  divergence  between  Plasmodium  and  its  well-studied  relative  Toxoplasma  in  this  realm.
■590    ▼aSchool  code:  0084.
■650  4▼aParasitology
■650  4▼aMolecular  biology
■650  4▼aMicrobiology
■653    ▼aApicomplexan
■653    ▼aBasal  complex
■653    ▼aCell  division
■653    ▼aCytokinesis
■653    ▼aMalaria
■653    ▼aPlasmodium
■690    ▼a0718
■690    ▼a0307
■690    ▼a0410
■71020▼aHarvard  University▼bMedical  Sciences.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-12B.
■790    ▼a0084
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17161388▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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