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Einzeller des Jahres 2007

 

Flyer Einzeller des Jahres 2007

Paramecium: Endo- und Exocytose: Membrandynamik in Paramecium

 

Plattner H.
Universität Konstanz

 

 

Paramecium tetraurelia ist ein sehr komplex organisierter Einzeller (Ciliat), dessen (makronukleäres) Genom soeben von einem europäischen Forscherkonsortium unter französischer Federführung mit deutscher Beteiligung sequenziert wurde (Aury et al. 2006, Nature 444:171-178). Mehrfache Duplikationen des Gesamtgenoms könnten eine der Voraussetzungen beispielsweise für die äusserst differenzierten Interaktionen von Membranvesikeln darstellen, wovon sich bei diesem Zelltyp leicht einige Dutzend ausmachen lassen. Beispiele sind die Komponenten des sekretorischen Apparates (namentlich die Exocytose von Trichocysten) und des unvergleichlich komplexen Phagocytose-Zyklus - mit seinen Verbindungen zu Endocytose-Abläufen und zum lysosomalen System sowie mit einem distikten Ort der Exocytose am Ende des Verdauungszyklus (Cytoproct) und Recycling-Vesikeln. Um die Spezifität der einzelnen Membraninteraktionen bei diesen komplexen biogenetischen Prozessen zu gewährleisten, braucht es u.a. jeweils komplexe Kombinationen spezifischer "SNARE"-Proteine, monomerer GTP-Bindeproteine ("G-Proteine", GTPasen), variabler Komponenten einer hetero-oligomeren H+-ATPase ("Protonenpumpe"') etc. Das europäische Genomprojekt bietet nun die Möglichkeit, die einmalige Vielfalt solcher Interaktionen und ihrer Steuerung molekular aufzuschlüsseln.

Einen sehr aktuellen Aspekt bietet auch die nahe Verwandtschaft zu Parasiten aus der Gruppe der Apicomplexa, wie Plasmodium und Toxoplasma (Erreger der Malaria bzw. der Toxoplasmose), welche mit den Ciliaten zu den Alvolata zusammengefasst werden. Es bleibt zu sehen, wieviel sich von der komplexen Calcium-Signalgebung (und der daran beteiligten Moleküle) von Paramecium auf die weniger leicht analysierbaren Parasiten übertragen lässt, bei denen Calcium-Signale die Penetration der Wirtszellen begleiten. Daneben finden sich bei Paramecium Beispiele zur Ausbildung neuer Funktionen duplizierter Gene ("Neofunktionalisation"), aber auch solche, bei denen Mutationen keinen Effekt auf die Translationsprodukte (Proteine) haben. Man kann an diesem Zelltyp buchstäblich der Evolution beim Spielen zuschauen…

 

Literatur

Aury J-M, Jaillon O, Duret L, Noel B, Jubin C, Porcel B M, Ségurens B, Daubin V, Anthouard V, Aiach N, Arnaiz O, Billaut A, Beison J, Blanc I, Bouhouche K, Camara F, Duharcourt S, Guigo R, Gogendeau D, Katinka M, Keller A-M, Kissmehl R, Klotz C, Koll F, Le Mouel A, Lepère G, Malinsky S, Nowacki M, Nowak J, Plattner H, Poulain J, Ruiz F, Serrano V, Zagulski M, Dessen P, Bétermier M, Weissenbach J, Scarpelli C, Schächter V, Sperling L, Meyer E, Cohen J, Wincker P (2006) Global trends of whole genome duplications revealed by the genome sequence of the ciliate Paramecium tetraurelia. Nature 444, 171-178.
Kissmehl R, Schilde C, Wassmer T, Danzer C, Nuehse K, Lutter K, Plattner H. (2007) Molecular identification of 26 syntaxin genes and their assignment to the different trafficking pathways in Paramecium. Traffic 8 (in press)
Plattner H (2002) My favorite cell - Paramecium. BioEssays 24: 649-658.
Plattner H, Kissmehl R (2003) Molecular aspects of membrane trafficking in Paramecium. Int Rev Cytol 232, 185-216.
Schilde C, Wassmer T, Mansfeld J, Plattner H, Kissmehl R (2006) A multigene family encoding R-SNAREs in the ciliate Paramecium tetraurelia. Traffic 7, 440-455.
Wassmer T, Kissmehl R, Cohen J, Plattner H (2006) Seventeen a-subunit isoforms of Paramecium V-ATPase provide high specialization in localization and function. Mol Biol Cell 17, 917-930.
Wassmer T, Froissard M, Plattner H, Kissmehl R, Cohen J (2005) The vacuolar Proton-ATPase plays a major role in several membrane bounded organelles in Paramecium. J Cell Sci 118, 2813-2825.