Cell cycle and differentiation in Giardia Intestinalis

Abstract

Giardia je jednobuněčný parazitický organismus, který je zdrojem průjmových onemocnění po celém světě. Má minimální genomovou výbavu a zjednodušené molekulární a metabolické dráhy. V tomto ohledu je to vhodný modelový organismus pro studium regulace buněčného cyklu a pro definici minimální genetické a proteinové výbavy nutné pro reprodukci eukaryotické buňky. V životním cyklu giardie se vyskytují dvě stádia: patogenní trofozoit a infekční cysta, která dokáže přežít ve vnějších podmínkách. Nové znalosti o encystaci mohou být významné z terapeutického hlediska, protože na tento proces je zacílen vývoj vakcíny a léků. Protože studium buněčného cyklu vyžaduje synchronizovanou populaci, studovali jsme vliv synchronizační látky aphidicolinu na jednotlivé buněčné děje během buněčného cyklu trofozoitů giardie. Naše výsledky ukázaly, že aphidicolin zastavil syntézu DNA a trofozoiti byli zablokováni podle obsahu DNA na hranici G1/S fáze. Následná inhibice vstupu do mitózy a cytokineze naznačuje, že Giardia má funkční kontrolní bod při poškozené DNA. Aphidicolin působí při dlouhodobé inkubaci a vyšších koncentracích vedlejší efekty; detekovali jsme pozitivní signál pro fosforylovaný histon H2A, který je u savčích buněk součástí signalizační dráhy spuštěné jako reakce na dvouřetězcové zlomy v DNA....

Giardia is a unicellular parasitic organism; it is a worldwide cause of human diarrhea. It has minimalistic genome equipment and simplified molecular and metabolic pathways. In this respect, it is a suitable model organism for studying cell cycle regulation and to define the minimal genetic and protein equipment required for the functional reproduction of the eukaryotic cell. Its life cycle comprises of two stages; a pathogenic trophozoite and an infective cyst, which can survive in outer environment. New knowledge about encystation can be therapeutically important because this process is a target for vaccine and drug development. Since cell cycle analysis requires a synchronized population, we studied the effect of the synchronization drug aphidicolin on individual cell characteristics during the cell cycle of Giardia trophozoites. Our results showed that aphidicolin caused inhibition of DNA synthesis and trophozoites were aligned according to their DNA content in G1/S border. Subsequent inhibition of entry into mitosis and cytokinesis indicates, that Giardia has functioning DNA damage checkpoint. Extensive treatment with aphidicolin causes side effects. We detected positive signals for phosphorylated histone H2A which, in mammalian cells, is involved in a signaling pathway triggered as a reaction...