Relation between protein composition and the organisation of flagellum-associated structures in the human parasite Trypanosoma brucei

Abstract

Eukaryotic flagella (also known as cilia) are highly organized microtubule-based organelles lo- cated on the surface of many cells. They play important roles in motility, sensing, signaling, and, in the case of unicellular parasites, they are also critical for host-parasite interactions. Despite their importance, certain aspects of the flagellar structure remain poorly understood, mainly due to the small size of these regions and the technical limitations associated with the obtaining of high-resolution three-dimensional images. Using Trypanosoma brucei as a model organism, we employed advanced imaging techniques, expansion microscopy (ExM) and cryo electron tomography (cryoET), to investigate the ultrastructure and its relation to protein composition of the flagellar pocket collar (FPC) and of the flagellar tip domain (FTD) of the flagellum. In kinetoplastid parasites such as T. brucei, the flagellar pocket, a membrane invagination around the proximal end of the flagellum, is essential for the uptake of nutrients and immune evasion of the parasite. The flagellar pocket is tightened around the flagellum by a cytoskeletal structure called the flagellar pocket collar (FPC). Although the FPC is essential for the for- mation of the flagellar pocket, the details of its assembly have remained poorly...

Eukaryotické bičíky (známé též jako cilie) jsou organely s komplexní strukturou z většiny tvořenou mikrotubuly, lokalizované na povrchu mnoha buněk. Bičíky plní důležité funkce v buněčné motilitě, vnímání externích podnětů, signalizaci a u jednobuněčných parazitů také v interakcích mezi hostitelem a parazitem. Některé aspekty struktury bičíku zůstávají ne- dostatečně objasněny, především kvůli malým rozměrům těchto oblastí a technickým omezením při získávání trojrozměrných obrazů s vysokým rozlišením. S využitím lidského parazita Try- panosoma brucei jako modelového systému jsme pomocí pokročilých zobrazovacích metod, expanzní mikroskopie (ExM) a kryo elektronové tomografie (cryoET), studovali ultrastrukturu dvou struktur asociovaných s bičíkem: límce bičíkové kapsy (flagellar pocket collar) a domény distálního konce bičíku (flagellum tip domain, FTD). U kinetoplastid jako je T. brucei, představuje bičíková kapsa, membránová invaginace na bázi bičíku, klíčové místo příjmu živin a zároveň umožňuje parazitovi vyhýbat se imunitní odpovědi hostitele. Bičíková kapsa je kolem bičíku stažena cytoskeletární strukturou označo- vanou jako límec bičíkové kapsy (flagellar pocket collar, FPC). Přestože je FPC nezbytný pro vznik bičíkové kapsy, detaily jeho...