Protein phosphorylation during Plasmodium berghei gametogenesis

Abstract

Plasmodium gametogenesis within the mosquito midgut is a complex differentiation process involving signaling mediated by phosphorylation, which modulate metabolic routes and protein synthesis required to complete this development. However, the mechanisms leading to gametogenesis activation are poorly understood. We analyzed protein phosphorylation during Plasmodium berghei gametogenesis in vitro in serum-free medium using bidimensional electrophoresis (2-DE) combined with immunoblotting (IB) and antibodies specific to phosphorylated serine, threonine and tyrosine. Approximately 75 protein exhibited phosphorylation changes, of which 23 were identified by mass spectrometry. These included components of the cytoskeleton, heat shock proteins, and proteins involved in DNA synthesis and signaling pathways among others. Novel phosphorylation events support a role for these proteins during gametogenesis. The phosphorylation sites of six of the identified proteins, HSP70, WD40 repeat protein msi1, enolase, actin-1 and two isoforms of large subunit of ribonucleoside reductase were investigated using TiO2 phosphopeptides enrichment and tandem mass spectrometry. In addition, transient exposure to hydroxyurea, an inhibitor of ribonucleoside reductase, impaired male gametocytes exflagellation in a dose-dependent manner, and provides a resource for functional studies.

Sub-minute Phosphoregulation of Cell Cycle Systems during Plasmodium Gamete Formation

“…Phosphosite intensities, estimated from the intensities of the different phosphopeptides carrying the sites, were strongly correlated among replicates ( Figure 1 C). The data cover several of the proteins and phosphosites observed in a previous, 2D gel electrophoretic screen of phosphorylation in gametocytes and gametes ( Alonso-Morales et al., 2015 ). Thus, the data represent a comprehensive and reproducible view of early phosphorylation during gametogenesis, from which we could reliably reconstruct time courses.…”

Post-translational modifications of Hsp70 family proteins: Expanding the chaperone code

“…In a similar manner, the malarial parasite Plasmodium berghei displays increased phosphorylation of Hsp70 at the gametocyte stage. This phosphorylation occurs on Ser-106, Ser-585, Thr-587, and Ser-588 (81). Although more mechanistic studies are required, these phosphorylation sites may have a possible role in conferring protection to the parasite in its host.…”

Etude des événements moléculaires de la gamétogenèse de Plasmodium berghei par des approches protéomiques

“…Os trabalhos de proteômica com Plasmodium se concentram principalmente nas formas dos estágios assexuados, nos quais é apresentado o quadro sintomático da doença e em que estão concentrados a maior parte dos estudos sobre a biologia do parasita. Contudo, diferentes estágios de gametócitos foram caracterizados por análises de proteômica, que detectaram aumento de proteínas específicas de gametócitos ao longo do desenvolvimento (Florens et al, 2002a;Lasonder et al, 2002), assim como também estudos em P. berghei no desenvolvimento de gametas (Khan et al, 2005;Talman et al, 2014;Alonso-Morales et al, 2015). Mais recentemente, Alonso-Morales e colaboradores (Alonso-Morales et al, 2015), ao trabalhar com técnica de eletroforese bidimensional para fracionamento de proteínas e identificação por espectrometria de massas, detectou um somatório aproximado de 710 spots na faixa de massa de 200-20 kDa e pI de 3-10 a partir de todos géis produzidos.…”

“…Contudo, diferentes estágios de gametócitos foram caracterizados por análises de proteômica, que detectaram aumento de proteínas específicas de gametócitos ao longo do desenvolvimento (Florens et al, 2002a;Lasonder et al, 2002), assim como também estudos em P. berghei no desenvolvimento de gametas (Khan et al, 2005;Talman et al, 2014;Alonso-Morales et al, 2015). Mais recentemente, Alonso-Morales e colaboradores (Alonso-Morales et al, 2015), ao trabalhar com técnica de eletroforese bidimensional para fracionamento de proteínas e identificação por espectrometria de massas, detectou um somatório aproximado de 710 spots na faixa de massa de 200-20 kDa e pI de 3-10 a partir de todos géis produzidos. Suas identificações foram restritas a 23 fosfoproteínas a partir de P. berghei no marco de 15 minutos de diferenciação do gametócito e em comparação com gametócito não estimulado.…”

“…Alguns estudos sobre o fosfoproteoma da malária têm sido conduzidos com o estágio sexuado de Plasmodium berghei (Bautista et al, 2014;Alonso-Morales et al, 2015) e principalmente com os diversos estágios do ciclo reprodutivo de Plasmodium falciparum (Lasonder et al, 2012;Pease et al, 2013;Lasonder et al, 2015), Plasmodium vivax (Panichakul et al, 2015), mas também de forma comparativa com outros organismos próximos, como Toxoplasma gondii (Treeck et al, 2011;Mitcheson et al, 2015), e com organismos distantes, como leveduras e seres humanos (Wu et al, 2009;Talevich et al, 2012).…”