Buffalo cheese whey proteins, identification of a 24 kda protein and characterization of their hydrolysates: in vitro gastrointestinal digestion

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Proteine im Wein

Untersucht wird die Proteinzusammensetzung verschiedener Weinsorten der Anbaugebiete Rheinhessen, Rheingau und Pfalz. Es erfolgt erstmalig die Identifizierung der Proteine eines Rotweins (Portugieser 2005 aus der Pfalz). Hierzu werden die Proteine mittels Dialyse und Gefriertrocknung konzentriert, auf einer SDS-PAGE aufgetrennt und mittels ESI-Q-TOF-Massenspektrometrie identifiziert. Von den identifizierten Proteinen des Rotweins stammen zwölf aus der Weinbeere und sechs werden im Laufe der Weinbereitung durch die Hefe ein-gebracht. Der Großteil der über die Weinbeere in den Wein gelangten Proteine ist der Gruppe der Pathogenese bezogenen Proteine zuzuordnen. Ein Vergleich der Proteinzusammensetzung verschiedener Rotweine, Weißweine und Rosé-weine zeigt, dass ein gemeinsames Proteinspektrum in allen Weinsorten enthalten ist, es je-doch auch Unterschiede hinsichtlich der Proteinzusammensetzung und Konzentration der ein-zelnen Proteine zwischen den Rebsorten, insbesondere roten und weißen, gibt. In Portugieser Rotwein des Jahrgangs 2005 aus der Pfalz sowie in Dornfelder Rotwein der Jahrgänge 2002, 2003, 2004 und 2005 kann das als Allergen beschriebene Lipid Transfer Pro-tein (Isoform 4) nachgewiesen werden. In den untersuchten Weißweinsorten Riesling, Sau-vignon Blanc, Morio Muskat sowie Gewürztraminer ist dieses nicht bzw. nur in sehr geringen Mengen enthalten. Ebenfalls nur in Rotwein wird eine Klasse IV Endochitinase identifiziert, die als Allergen in jungem Rotwein bereits beschrieben wurde. Außerdem bedingen Chitin-asen zusammen mit den Thaumatin-ähnlichen Proteinen die Proteininstabilität. Thaumatin-ähnliche Proteine stellen in allen Weinsorten den größten Anteil der Proteine dar. Viele der Weinproteine liegen in glykosylierter Form vor, was durch die Perjodsäurefärbung und den Lektinblot gezeigt werden kann. Mit der Detektion von Thaumatin-ähnlichen Proteinen, Lipid Transfer Proteinen sowie einer Endochitinase werden potentielle Allergene im Wein nachgewiesen sowie strukturell mit be-kannten Allergenen verglichen. Die Kenntnis der Proteinzusammensetzung im Wein bildet die Grundlage für weiterführende Untersuchungen zur Weinstabilität und zur Allergenität von Weinproteinen.

Identification of local variations within secondary structures of proteins

Secondary-structure elements (SSEs) play an important role in the folding of proteins. Identification of SSEs in proteins is a common problem in structural biology. A new method, ASSP (Assignment of Secondary Structure in Proteins), using only the path traversed by the C atoms has been developed. The algorithm is based on the premise that the protein structure can be divided into continuous or uniform stretches, which can be defined in terms of helical parameters, and depending on their values the stretches can be classified into different SSEs, namely -helices, 3(10)-helices, -helices, extended -strands and polyproline II (PPII) and other left-handed helices. The methodology was validated using an unbiased clustering of these parameters for a protein data set consisting of 1008 protein chains, which suggested that there are seven well defined clusters associated with different SSEs. Apart from -helices and extended -strands, 3(10)-helices and -helices were also found to occur in substantial numbers. ASSP was able to discriminate non--helical segments from flanking -helices, which were often identified as part of -helices by other algorithms. ASSP can also lead to the identification of novel SSEs. It is believed that ASSP could provide a better understanding of the finer nuances of protein secondary structure and could make an important contribution to the better understanding of comparatively less frequently occurring structural motifs. At the same time, it can contribute to the identification of novel SSEs. A standalone version of the program for the Linux as well as the Windows operating systems is freely downloadable and a web-server version is also available at .

Ensemble projections for wine production in the Douro Valley of Portugal

Wine production is largely governed by atmospheric conditions, such as air temperature and precipitation, together with soil management and viticultural/enological practices. Therefore, anthropogenic climate change is likely to have important impacts on the winemaking sector worldwide. An important winemaking region is the Portuguese Douro Valley, which is known by its world-famous Port Wine. The identification of robust relationships between atmospheric factors and wine parameters is of great relevance for the region. A multivariate linear regression analysis of a long wine production series (1932–2010) reveals that high rainfall and cool temperatures during budburst, shoot and inflorescence development (February-March) and warm temperatures during flowering and berry development (May) are generally favourable to high production. The probabilities of occurrence of three production categories (low, normal and high) are also modelled using multinomial logistic regression. Results show that both statistical models are valuable tools for predicting the production in a given year with a lead time of 3–4 months prior to harvest. These statistical models are applied to an ensemble of 16 regional climate model experiments following the SRES A1B scenario to estimate possible future changes. Wine production is projected to increase by about 10 % by the end of the 21st century, while the occurrence of high production years is expected to increase from 25 % to over 60 %. Nevertheless, further model development will be needed to include other aspects that may shape production in the future. In particular, the rising heat stress and/or changes in ripening conditions could limit the projected production increase in future decades.

Kinetoplastid-specific pATOM36 mediates membrane insertion of a subset of mitochondrial outer membrane proteins

In trypanosomes, as in other eukaryotes, more than 95% of all mitochondrial proteins are imported into the mitochondrion. The recently characterized multisubunit ATOM complex mediates import of essentially all proteins across the outer mitochondrial membrane in T. brucei. Moreover, an additional protein termed pATOM36, which is loosely associated with the ATOM complex, has been implicated in the import of only a subset of mitochondrial matrix proteins. Here we have investigated more precisely which role pATOM36 plays in mitochondrial protein import. RNAi mediated ablation of pATOM36 specifically depletes a subset of ATOM complex subunits and as a consequence results in the collapse of the ATOM complex as shown by Blue native PAGE. In addition, a SILAC-based global proteomic analysis of uninduced and induced pATOM36 RNAi cells together with in vitro import experiments suggest that pATOM36 might be a novel protein insertase acting on a subset of alpha-helically anchored mitochondrial outer membrane proteins. Identification of pATOM36 interaction partners by co-immunoprecipitation together with immunofluorescence analysis furthermore shows that unexpectedly a fraction of the protein is associated with the tripartite attachment complex (TAC). This complex is essential for proper inheritance of the kDNA as it forms a physical connection between the kDNA and the basal body of the flagellum throughout the cell cycle. Thus, the presence of pATOM36 in the TAC provides an exciting link between mitochondrial protein import and kDNA inheritance.

Analysis of the extreme diversity of salivary alpha-amylase isoforms generated by physiological proteolysis using liquid chromatography-tandem mass spectrometry

Saliva is a crucial biofluid for oral health and is also of increasing importance as a non-invasive source of disease biomarkers. Salivary alpha-amylase is an abundant protein in saliva, and changes in amylase expression have been previously associated with a variety of diseases and conditions. Salivary alpha-amylase is subject to a high diversity of post-translational modifications, including physiological proteolysis in the oral cavity. Here we developed methodology for rapid sample preparation and non-targeted LC-ESI-MS/MS analysis of saliva from healthy subjects and observed an extreme diversity of alpha-amylase proteolytic isoforms. Our results emphasize the importance of consideration of post-translational events such as proteolysis in proteomic studies, biomarker discovery and validation, particularly in saliva. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Differential proteomic analysis of neonatal cardiomyocytes in response to beta-adrenergic receptor stimulation

beta-Adrenoceptors(beta-ARs) play a critical role in regulating cardiac functions under both physiological and pathological conditions. To further explore the mechanisms through which beta-ARs perform its actions, proteomic approaches were adopted to study the global protein patterns in cultured neonatal rat cardiomyocytes exposed to isoproterenol (ISO). A modified method, "Mirror Images in One Gel", was used to improve the reproducibility and resolution power of two-dimensional electrophoresis. A 2-DE map with a good reproducibility was obtained in which 1281 70 spots were detected and about 1191 +/- 54 spots were matched, with an average matching rate of 92.9%. Nine proteins with significant changes were identified by using peptide mass fingerprinting(PMF) data obtained via MALDI-MS.

Proteômica comparativa de linhagens celulares humanas expostas a estresse oxidativo induzido por riboflavina fotossensibilizada

Reactive oxygen species (ROS) are continuously generated and can be derived from cellular metabolism or induced by exogenous factors, in addition, have the capacity to damage molecules like DNA and proteins. BER is considered the main route of DNA damage oxidative repair, however, several studies have demonstrated the importance of the proteins participation of other ways to correct these injuries. NER enzymes deficiency, such as CSB and XPC, acting in the damage recognition step in the two subways this system influences the effectiveness of oxidative damage repair. However, the mechanisms by which cells deficient in these enzymes respond to oxidative stress and its consequences still need to be better understood. Thus, the aim of this study was to perform a proteomic analysis of cell lines proficient and deficient in NER, exposed to oxidative stress, in order to identify proteins involved, directly or not, in response to oxidative stress and DNA repair. For this, three strains of human fibroblasts, MRC5-SV, CS1AN (CSBdeficient) and XP4PA (XPC-deficient) were treated with photosensitized riboflavin and then carried out the differentially expressed proteins identification by mass spectrometry. From the results, it was observed in MRC5-SV increase expression in most of the proteins involved in cellular defense, an expected response to a normal cell line subjected to stress. CS1AN showed a response disjointed, it is not possible to establish many interactions between the proteins identified, may be one explanation for their sensitivity to treatment with riboflavin and other oxidants and increased cell death probably by induction of pro-apoptotic pathways. Already XP4PA showed higher expression of apoptosis-blocking proteins, as there was inhibition or reduced expression of others involved with the activation of this process, suggesting the activation of an anti-apoptotic mechanism in this lineage, which may help explain the high susceptibility to develop cancers in XPC individuals. These results also contribute to elucidate action mechanisms of NER in oxidative damage and the understanding of important routes in the oxidative stress correlation, repair and malignant tumors formation

Métodos e estratégias em proteômica e suas aplicações na área vegetal

A implementação da espectrometria de massa (MS) para as análises de peptídeos (MS) e de aminoácidos (MS em tandem ou MS/MS) tornou possível a identificação de centenas de proteínas em experimentos únicos. Uma grande variedade de estratégias está disponível atualmente para o fracionamento e a purificação de amostras, a identificação de proteínas, a quantificação, a análise de modificações pós-traducionais (MPT's) e os estudos de interação. Dessa forma, a proteômica abre novas perspectivas na biologia de plantas com ênfase nos estudos de variabilidade genética, estresses fisiológicos e desenvolvimento de plantas.

Identifizierung, Quantifizierung und Hemmung von ausgewählten Hefen im Wein

Hefen stellen einen großen und wichtigen Teil der Mikrobiota während der Weinbereitung dar, da ohne ihre alkoholische Fermentation die Umwandlung von Most und Wein nicht möglich wäre. Ferner ist es ihre Vielzahl an Stoffwechselprodukten, die dem Aroma des fertigen Weines eine zusätzliche Komplexität verleihen. Auf der anderen Seite steht durch den Metabolismus verschiedenster so genannter Wildhefen die Gefahr von Qualitätsabstufungen der Weine, was allgemein als „Weinfehler“ betrachtet wird. Ziel dieser Arbeit war zum einen die taxonomische Einordnung von Saccharomyces-Spezies, sowie die Quantifizierung und Hemmung von ausgewählten Wildhefen während der Weinbereitung.rnEin Teil dieser Arbeit umfasste die Identifizierung der nahverwandten Mitglieder der Saccharomyces sensu stricto-Gruppe. Durch den Einsatz des DNA-Fingerpinting-Systems SAPD-PCR konnten alle die Gruppe umfassenden Spezies anhand spezifischer Bandenmuster nachgewiesen werden, wodurch eine Einordnung dieser schwer zu differenzierenden Arten möglich war. Die Differenzierung zwischen den einzelnen Spezies war in jedem Fall deutlicher als dies die Sequenzierung der 5.8S rDNA und ihre flankierenden ITS-Regionen vermochte. Die SAPD-PCR zeichnete sich zudem durch eine geringe Muster-Varianz bei verschiedenen Stämmen einer Art aus und konnte zuverlässig unbekannte Stämme bestimmen und bereits hinterlegte Stämme neu klassifizieren. Zudem konnte mit Hilfe dieses Systems Hybride aus Saccharomyces cerevisiae und S. bayanus bzw. S. cerevisiae und S. kudriavzevii detektiert werden, wenn diese Hybride aus relativ gleichen genomischen Anteilen der Eltern bestanden. rnZusätzlich wurde ein quantitatives PCR-System entwickelt, um die Gattungen Saccharomyces, Hanseniaspora und Brettanomyces in Most und Wein detektieren und quantifizieren zu können. Die hierfür entwickelten Primer zeigten sich spezifisch für die untersuchten Arten. Durch die serielle Verdünnung definierter DNA-Mengen konnte für alle drei Systeme eine Kalibrierungskurve erstellt werden, mit Hilfe derer die tatsächlichen Quantifizierungen durchgeführt wurden. Die qPCR-Analyse lieferte ähnliche Zellzahlen wie Lebendzellzahl-Bestimmungen und wurde nicht von anderen Spezies und von Traubensaft gestört. Die maximal detektierbare Zellzahl betrug 2 x 107 Zellen/ml, während die minimale Detektionsgrenze je nach Art zwischen 1 x 102 Zellen/ml und 1 x 103 Zellen/ml lag. Allerdings konnte eine effektive DNA-Isolierung dieser geringen Zellzahlen nur erreicht werden, wenn die Zellzahl durch artfremde Hefen künstlich erhöht wurde. Die Analyse einer Most-Vergärung mit den drei Spezies zeigte schlussendlich, dass die quantitative PCR sicher und schnell Veränderungen und Sukzessionen detektiert und so ein geeignetes Mittel darstellt, um Populationsdynamiken während der Weinherstellung zu beobachten. rnDer letzte Teil dieser Arbeit befasste sich mit der Inhibierung von Schadhefen durch zellwand-hydrolysierende Enzyme. Es konnte hierbei eine endoglykosidisch wirkende β-1,3-Glucanase aus dem Bakterium Delftia tsuruhatensis isoliert werden. Diese besaß eine ungefähre Masse von 28 kDa, einen isolektrischen Punkt von ca. 4,3 und wirkte mit einer spezifischen Aktivität von 10 U/mg Protein gegen das Glucan Laminarin. Zudem zeigte das Enzym ein Temperaturoptimum von 50 °C und ein pH-Optimum bei pH 4,0. Weinparameter wie erhöhte Konzentrationen an Ethanol, Phenolen und Sulfit beeinflussten die Wirkung des Enzyms nicht oder nur wenig. Neben der allgemeinen Wirkung gegen β-1,3-Glucane konnte hier auch gezeigt werden, dass ebenso gut die β-1,3-Glucane in der Zellwand verschiedener Hefen hydrolysiert wurden. Fluoreszenz- und rasterelektronen-mikroskopische Aufnahmen von Hefezellen nach Inkubation mit der β-1,3-Glucanase zeigten zusätzlich die Zerstörung der Zelloberfläche der Hefen. Die lytische Wirkung des Enzyms wurde an verschiedenen weintypischen Hefen getestet. Hierbei zeigten sich stammspezifische Unterschiede in der Sensitivität gegenüber dem Enzym. Außerdem konnte festgestellt werden, dass sowohl Wachstumsphase als auch Medium der Hefen Einfluss auf deren Zellwand hat und somit auch auf die Wirkung des Enzyms.rn

Entwicklung und Evaluierung von Methoden zur zeitnahen Identifizierung weinrelevanter Mikroorganismen

Hefen der Gattung Saccharomyces und Milchsäurebakterien sind bei der Weinbereitung von besonderer Bedeutung. Neben der alkoholischen Gärung sind Hefen an der Ausbildung von Aromastoffen beteiligt. Milchsäurebakterien spielen eine Rolle beim biologischen Säureabbau (malolaktische Fermentation), können jedoch aufgrund ihrer Stoffwechseleigenschaft weitere Aromamodifikationen bewirken. Die Zusammensetzung der mikrobiellen Flora zu verschiedenen Zeitpunkten der Weinbereitung hat einen direkten Einfluss auf die Qualität der Weine, welche sich sowohl positiv als auch negativ verändern kann. Daher ist die zuverlässige Identifizierung und Differenzierung verschiedener Mikroorganismen auf Art- aber auch Stamm-Ebene während der Vinifikation von Bedeutung.rnDer erste Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit der Differenzierung von Hefearten der Gattung Saccharomyces, welche mit Hilfe konventioneller Methoden nicht eindeutig identifiziert werden können. Unter Verwendung des DNA-Fingerprintverfahrens Specifically Amplified Polymorphic DNA (SAPD)-PCR sowie der Matrix-Assisted-Laser-Desorption/Ionization-Time-Of-Flight-Mass-Spectrometry (MALDI-TOF-MS) war eine Differenzierung dieser taxonomisch sehr nah verwandten Arten möglich. Weiterhin konnten interspezifische Hybridstämme detektiert werden. In diesem Zusammenhang wurde der Hybridcharakter des Stammes NCYC 3739 (S. cerevisiae x kudriavzevii) entdeckt. Um die Elternspezies eines Hybridstamms zuverlässig zu bestimmen, sind weiterführende Genanalysen notwendig. Hierzu konnte eine Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus (RFLP)-Analyse verschiedener genetischer Marker erfolgreich herangezogen werden.rnIm Rahmen dieser Arbeit wurde weiterhin ein Schnellidentifizierungssystem zum Nachweis weinrelevanter Milchsäurebakterien entwickelt. Mit Hilfe der Sequence Characterized Amplified Region (SCAR)-Technik konnten artspezifische Primer generiert werden, welche auf der Grundlage charakteristischer Fragmente der SAPD-PCR abgeleitet wurden. Durch die Anwendung dieser Primer in einer Multiplex-PCR-Reaktion war die Detektion verschiedener, einerseits häufig in Wein vorkommender und andererseits potentiell an der Ausbildung von Weinfehlern beteiligter Milchsäurebakterien-Arten möglich. Die ermittelte Nachweisgrenze dieser Methode lag mit 10^4 - 10^5 Zellen/ml im Bereich der Zelltiter, die in Most und Wein anzutreffen sind. Anhand der Untersuchung verschiedener Weinproben von Winzern in Rheinhessen wurde die Praxistauglichkeit dieser Methode demonstriert. rnUm die gesamten Milchsäurebakterien-Population im Verlauf der Weinbereitung zu kontrollieren, kann die Denaturierende Gradienten-Gelelektrophorese herangezogen werden. Hierzu wurden in dieser Arbeit Primer zur Amplifikation eines Teilbereichs des rpoB-Gens abgeleitet, da dieses Gen eine Alternative zur 16S rDNA darstellt. Die DNA-Region erwies sich als geeignet, um zahlreiche weinrelevante Milchsäurebakterien-Arten zu differenzieren. In einigen ersten Versuchen konnte gezeigt werden, dass diese Methode für eine praktische Anwendung in Frage kommt.rnOenococcus oeni ist das wichtigste Milchsäurebakterien während der malolaktischen Fermentation und wird häufig in Form kommerzieller Starterkulturen eingesetzt. Da verschiedene Stämme unterschiedliche Eigenschaften aufweisen können, ist es von Bedeutung, die Identität eines bestimmten Stammes zweifelsfrei feststellen zu können. Anhand der Analyse verschiedener O. oeni-Stämme aus unterschiedlichen Weinbaugebieten konnte gezeigt werden, dass sowohl die nested SAPD-PCR als auch die MALDI-TOF-MS genügend Sensitivität aufweisen, um eine Unterscheidung auf Stamm-Ebene zu ermöglichen, wobei die mittels nSAPD-PCR ermittelten Distanzen der Stämme zueinander mit deren geographischer Herkunft korrelierte.rnDie in der vorliegenden Arbeit entwickelten Methoden können dazu beitragen, den Prozess der Weinherstellung besser zu kontrollieren und so eine hohe Qualität des Endproduktes zu gewährleisten.rn

Weinproteine - Allergenität und Trubbildung

Wein ist eine komplexe Lösung bestehend aus verschiedensten Komponenten wie Alkohol, Polyphenolen, Polysacchariden, Sulfiten und auch Proteinen. Auch wenn Proteine nur in geringen Mengen im Wein enthalten sind, beeinflussen sie die Qualität maßgeblich. Hier ist zum einen deren potentielle Unverträglichkeit bis hin zur Allergie zu nennen, und zum anderen der Einfluss der Weinproteine auf die Trübung. Im Rahmen einer epidemiologischen Studie der Arbeitsgruppe Fronk/Decker wurde festgestellt, dass es in der Weinregion Mainz ein starkes Interesse gibt die Ursache einer Weinunverträglichkeit zu untersuchen. Für weiterführende Untersuchungen wurde im Rahmen meiner Arbeit das Lipid Transfer Protein (LTP), welches als einziges Allergen der Traube bekannt ist, aus Trauben und Wein in hohem Reinheitsgrad isoliert. Es konnte gezeigt werden, dass dessen Struktur bei der Weinherstellung nicht maßgeblich verändert wurde. In einer klinischen Studie mit 29 Probanden wurde die potentielle Allergenität von Weinproteinen, im Besonderen des LTPs untersucht. Allerdings konnte bei den untersuchten Probanden keine echte IgE-Antikörper-vermittelte Allergie auf das LTP nachgewiesen werden. Daher wird die Ursache der beschriebenen Unverträglichkeiten bei anderen Weininhaltsstoffen oder auch auf pollenassoziierten Kreuzreaktionen vermutet. Bei der Entstehung einer Weintrübung sind zahlreiche Inhaltstoffe beteiligt. Die Rolle der Proteine ist in diesem Zusammenhang noch nicht abschließend geklärt. In dieser Arbeit wurde die Komplexität der Proteinzusammensetzung in Abhängigkeit von Lage, Jahrgang, Rebsorte sowie Behandlungsmaßnahmen gezeigt. Hinsichtlich der Stabilisierung und Trübungsrelevanz der Weinproteine konnte mittels biochemischer, bioinformatischer und biophysikalischer Methoden gezeigt werden, dass nur ein Teil der im Wein enthaltenen Thaumatin-ähnlichen Proteine und Chitinasen an der Trubbildung beteiligt sind. Die Invertase hingegen denaturiert erst ab einer Temperatur von ca. 83 °C und aggregiert in der Trübung. Somit führt dieses Protein bei Wärmetests zu Bentonitbedarfsermittlung in diesem Temperaturbereich zu einer Überschätzung. Die Versuche zur temperaturabhängigen Aggregation von Proteinen zeigen, wie wichtig die Berücksichtigung der Umgebungsfaktoren bei der Trubbildung ist. So konnten unterschiedliche Wechselwirkungen im Puffer- und realen Weinsystem von potentiell trübungsstabilisierenden Polysacchariden mit den Weinproteinen detektiert werden. Für das Arabinogalactan beispielsweise wurde in den Versuchen im Weinsystem eine destabilisierende Wirkung gefunden, während es bei den Versuchen im Puffersystem eine positive Wirkung auf die Stabilisierung der Probe zeigte. Es zeigte sich, dass die verschiedenen Weininhaltsstoffe in einer komplexen Wechselwirkung zueinander stehen und somit eine molekulare Interpretation erschweren.

What can a unicellular parasite tell us about mitochondrial biogenesis?

In the unicellular parasite Trypanosoma brucei, as in other eukaryotes, more than 95% of all mitochondrial proteins are imported from the cytosol. The recently characterized multisubunit ATOM complex, the functional analogue of the TOM complex of yeast, mediates import of essentially all proteins across the outer mitochondrial membrane in T. brucei. Moreover, an additional protein termed pATOM36, which is loosely associated with the ATOM complex, has been implicated in the import of only a subset of mitochondrial proteins. Here we have investigated more precisely which role pATOM36 plays in mitochondrial protein import. RNAi mediated ablation of pATOM36 specifically depletes a subset of outer mitochondrial membrane proteins including ATOM complex subunits and as a consequence results in the collapse of the ATOM complex as shown by Blue native PAGE. In addition, a SILAC-based global proteomic analysis of uninduced and induced pATOM36 RNAi cells together with in vitro import experiments suggest that pATOM36 might be a novel protein import factor acting on a subset of alpha-helically anchored mitochondrial outer membrane proteins. Identification of pATOM36 interaction partners by co-immunoprecipitation together with immunofluorescence analysis shows that unexpectedly a fraction of the protein is associated with the tripartite attachment complex (TAC). This complex is essential for proper inheritance of the mitochondrial DNA in T. brucei. It forms a physical connection between the single unit mitochondrial DNA and the basal body of the flagellum that is stable throughout the cell cycle. Thus, pATOM36 simultaneously mediates ATOM assembly, and thus protein import, as well as mitochondrial DNA inheritance since it is an essential component of the TAC.

pATOM36 mediates mitochondrial protein import and mitochondrial DNA inheritance

The multisubunit ATOM complex mediates import of essentially all proteins across the outer mitochondrial membrane in T. brucei. Moreover, an additional protein termed pATOM36, which is loosely associated with the ATOM complex, has been implicated in the import of only a subset of mitochondrial matrix proteins. Here we have investigated more precisely which role pATOM36 plays in mitochondrial protein import. RNAi mediated ablation of pATOM36 specifically depletes a subset of ATOM complex subunits and as a consequence results in the collapse of the ATOM complex as shown by Blue native PAGE. In addition, a SILAC-based global proteomic analysis of uninduced and induced pATOM36 RNAi cells together with in vitro import experiments suggest that pATOM36 might be a novel protein insertase acting on a subset of alpha-helically anchored mitochondrial outer membrane proteins. Identification of pATOM36 interaction partners by co-immunoprecipitation together with immunofluorescence analysis furthermore shows that unexpectedly a fraction of the protein is associated with the tripartite attachment complex (TAC). This complex is essential for proper inheritance of the mtDNA; also called kinetoplast or kDNA; as it forms a physical connection between the kDNA and the basal body of the single flagellum throughout the cell cycle. Thus, the presence of pATOM36 in the TAC provides an exciting link between mitochondrial protein import and kDNA inheritance.

Targeting of a tropomyosin isoform to short microfilaments associated with the Golgi complex

A growing body of evidence suggests that the Golgi complex contains an actin-based filament system. We have previously reported that one or more isoforms from the tropomyosin gene Tm5NM (also known as gamma-Tm), but not from either the alpha- or beta-Tm genes, are associated with Golgi-derived vesicles (Heimann et al., (1999). J. Biol. Chem. 274, 10743-10750). We now show that Tm5NM-2 is sorted specifically to the Golgi complex, whereas Tm5NM-1, which differs by a single alternatively spliced internal exon, is incorporated into stress fibers. Tm5NM-2 is localized to the Golgi complex consistently throughout the G1 phase of the cell cycle and it associates with Golgi membranes in a brefeldin A-sensitive and cytochalasin D-resistant manner. An actin antibody, which preferentially reacts with the ends of microfilaments, newly reveals a population of short actin filaments associated with the Golgi complex and particularly with Golgi-derived vesicles. Tm5NM-2 is also found on these short microfilaments. We conclude that an alternative splice choice can restrict the sorting of a tropomyosin isoform to short actin filaments associated with Golgi-derived vesicles. Our evidence points to a role for these Golgi-associated microfilaments in vesicle budding at the level of the Golgi complex.