Investigation of the molecular events in Plasmodium berghei gametogenesis through proteomic approaches

Le paludisme est causé par des parasites du genre Plasmodium et la gamétogenèse est une étape essentielle à sa transmission. Afin d'améliorer les connaissances sur la genèse des gamètes, nous avons mené des études protéomiques sur des gamétocytes de P. berghei sauvages ou mutants avec le gène moteur de la kinésine 8 interrompu. Le mutant est morphologiquement semblable au type sauvage mais incapable de compléter la gamétogenèse et les gamètes mâles d'exflageller. A partir d'échantillons enrichis en gamétocytes, la gamétogenèse a été suivie sur 15 min après induction par l'acide xanthurénique. Les peptides marqués par iTRAQ à partir de triplicatas biologiques ont été analysés par nanoLC/MS-MS et interprétés par les logiciels Patternlab et Blast2GO. Les phosphopeptides ont été enrichis au TiO2. Chez le parasite sauvage, 443 protéines et 206 phosphoprotéines ont été identifiées à partir de 2617 peptides et chez le mutant, 530 protéines et 218 phosphoprotéines à partir de 3198 peptides. L'induction de la gamétogenèse est marquée par une transcription, une biosynthèse de protéines et de l'ADN importantes. Chez le mutant, la formation des fuseaux mitotiques et des axonèmes des flagelles des gamètes mâles est fortement affectée. Des protéines du complexe du protéasome dépendant de l'ubiquitine, de la réponse au stress, du métabolisme énergétique sont également affectées. Cette étude apporte de nouveaux éléments de compréhension sur le rôle joué par la kinésine 8 dans la gamétogenèse de Plasmodium.Malaria is caused by parasites from Plasmodium genus and its gametogenesis is an essential step to ensure the malaria transmission. In efforts to improve the knowledge on gamete biology we did quantitative proteomic and phosphoproteomic comparative experiments with P. berghei WT and gametocytes disrupted for the motor gene kinesin 8. The mutant is morphologically similar to wild-type parasite but impaired gametogenesis and unable to exflagellate. The Gametocytes-enriched sample from mice at time T0 were xanthurenic acid-induced to exflagellate and harvested at time T7 and T15. The iTRAQ labelled peptides from independent biological triplicate sample were analyzed overtime through nanoLC/MS-MS Orbitrap after TiO2 enrichment, and interpreted by Patternlab and Blast2GO softwares. The wild type had 443 proteins and 206 phosphoproteins identified from 2,617 peptides. The mutant had 530 proteins and 218 phosphoproteins identified from 3,198 peptides. GO biological processes related to RNA translation, DNA and protein biosynthesis were most prominent and phosphorylated proteins are mainly RNA, ATP or protein binding proteins. Within the mutant, the axoneme and mitotic spindle microtubules disorganization were strongly affected. The nucleosome components are key to nuclear division disorganization. The ubiquitin-dependent proteasome complex and stress/folding response, energy metabolism and egress proteins were affected. The Plasmodium proteomic approach brings that insight into kinesin 8 critical importance for male gametogenesis in Plasmodium with effect on protein expression, phosphorylation modulation, flagellar organization and biology