Strigomonas culicis

Strigomonas culicis ist ein Spezies (Art) von Protisten aus der Gruppe der geißel­tragenden Trypano­so­ma­tida. Die Art ist ein obligater Parasit im Gastrointestinaltrakt (Verdauungstrakt) einer Stechmücke und ist seinerseits Wirt für symbiotische Bakterien. Diese Endosymbionten unterhalten als eine Art Zell­organell eine starke wechselseitige Beziehung zu ihrem Protistenwirt, der ohne die Bakterien kein unabhängiges Leben führen kann.^{[3] [4]} Zusammen mit Angomonas deanei wird S. culicis als Modell­organismus für die Evolution symbiotischer Beziehungen (von Protistenwirten) zu intrazellulären Bakterien erforscht. Referenzstamm ist ATCC12982 alias TCC043E.

S. culicis wurde erstmals 1907 von Frederick G. Novy, Ward J. MacNeal und Harry N. Torrey als Trypano­soma (Herpetomonas) culicis beschrieben.^[5] Das Art-Epitheton culicis bezieht sich auf die Stech­mücken­gattung Culex , in der dieser Parasit gefunden wurde, der aber auch in anderen Stechmücken wie der Gattung Aedes vorkommt.^[6] Eine weitere Beschreibung von Franklin G. Wallace und Allen Johnson als Blastocrithidia culicis anhand von Exemplaren von Aedes vexans , veröffentlicht 1961,^[7] wurde später als Synonym für Herpetomonas culicis erkannt. Durch die mikrobiologische Analyse von Endosymbionten beherbergenden Vertretern der Trypanosomatida wurde diese Art schließlich 2011 der Gattung Strigo­monas zugeordnet und erhielt damit den heutigen Namen S. culicis.^[8]

Das obligat endosymbiotische Bakterium gehört zur Gruppe der ß-Proteobakterien und versorgt seinen Wirt mit Nährstoffen, beeinflusst aber auch einige seiner Zellfunktionen.^[9]

S. culicis verbringt den gesamten Lebens­zyklus in den Stechmücken. Der Einzeller wandert aus dem Mitteldarm der Mücke in die Körperhöhle (Haemocoel) und siedelt sich schließlich in den Speicheldrüsen an.^[10] Im Gegensatz zu anderen Trypano­so­matida produziert S. culicis einige Amino­säuren wie Methionin, Histidin und Arginin sowie Vitamine wie Thiamin, Nicotinamid und Riboflavin nicht selbst; stattdessen liefert das Bakterium ihm diese Nährstoffe.^[6] Darüber hinaus liefert der Endosymbiont auch Enzyme, die der Wirt für die Synthese weiterer Aminosäuren, den Lipid- und Purin. und Pyrimidin-Stoffwechsel, den Harnstoffzyklus, die Häm-Biosynthese,^[11] die Proteinsynthese und die Proteinfaltung benötigt. Der Endosymbiont kann sich nicht von sich aus vermehren, sondern ist auf Signale aus dem Zellkern des Protistenwirts angewiesen.^[4] Isolierte Bakterien können allein nicht über­leben.^[11] Wenn umgekehrt die Bakterien durch eine Behandlung mit Antibiotika entfernt werden, überlebt der Protist zwar, kann aber keine Stechmücken mehr infizieren.^[4]

Das Genom von S. culicis hat etwa 12.162 Offene Leserahmen (open reading frames, ORFs).^[11]

Das endosymbiotische Bakterium ist ein ß-Proteobakterium aus der Familie Alcaligenaceae mit der Bezeichnung „Ca. Kinetoplastibacterium blastocrithidii".^{[12] [13] [14] [11]} Es wird in der GTDB einer Familie mit der provisorischen Bezeichnung Burkholderiaceae_A (Abspaltung von Fam. Burkholderiaceae) in der Ordnung Burkholderiales zugeordnet,^[13] in der LPSN und der NCBI-Taxonomie ist die Gattung „Ca. Kinetoplastibacterium" incertae sedis innerhalb der Betaproteobacteria.^{[12] [14]}

Die Bakterienzellen sind in zwei Schichten von Zellmembranen eingeschlossen; im Gegensatz zu typischen Bakterienmembranen ist das Peptidoglykan stark reduziert.^[11] Das Bakterium fungiert wie ein Zellorganell, indem es nicht nur lebenswichtige Enzyme liefert, sondern auch das bei Trypanosomatida typischerweise mit dem Axonem ver­bun­dene paraflagellare Stäbchen (paraflagellar rod, PFR) ersetzt und somit eng mit dem Kinetoplast verbunden ist.^[15] Darüber hinaus liefert das Bakterium einen Überschuss an ATP-Molekülen und ermöglicht so eine höhere Stoffwechselaktivität.^[16] Die Wirtszelle steuert die Anzahl der bakteriellen Teilungen.^[17] Während der Zellteilung teilt sich der Kinetoplast des Wirts ebenso wie das Bakterium.^[17] Diese koordinierte Mitose führt zu einer gleichmäßigen Verteilung der Bakterien in jede Tochterzelle, so dass keine bakterienfreien Tochterzellen entstehen.^[17] Dies unterscheidet S. culicis von Novymonas esmeraldas , einem anderen Bakterien beherbergenden parasitischen Vertreter der Trypanosomatida, bei dem die Endosymbiose vergleichsweise weniger fortgeschritten ist.

Strigomonas culicis kommt als Parasit in mehreren Stechmückengattungen vor, darunter Anopheles , Culex , Aedes .^[6] und Coquillettidia .^{[18] [19]}

• WoRMS: Strigomonas (M.Lwoff & A.Lwoff) J.G.Thomson & Andr.Robertson, 1932 (Genus).
  • Strigomonas culicis (Novy, MacNeal & H.N.Torrey) M.M.G.Teixeira & E.P.Camargo, 2011 (Species).
• NCBI Taxonomy Browser: Strigomonas, Details: Strigomonas Lwoff & Lwoff 1931 (genus).
  • Strigomonas culicis (Wallace & Johnson, 1961) Teixeira & Camargo 2011 (species); homotypic synonym: Herpetomonas culicis Novy et al. 1907, Blastocrithidia culicis Wallace & Johnson 1961.
    • Isolate TCC012E, COLPROT 041, ...

• Ultrastrukturelle Analysen weisen auf S. culicis Iron Transporter (ScIT) auf der Oberfläche von S. culicis hin.
  Ultrastrukturelle Analysen weisen auf S. culicis Iron Transporter (ScIT) auf der Oberfläche von S. culicis hin.
• Ultrastrukturelle Analyse von S. culicis, markiert mit einem Anti-ScIT-Antikörper (anti-ScIT antibody).
  Ultrastrukturelle Analyse von S. culicis, markiert mit einem Anti-ScIT-Antikörper (anti-ScIT antibody).

• Ana Cristina S. Bombaça, Ana Caroline P. Gandara, Vitor Ennes-Vidal, Vanessa Bottino-Rojas, Felipe A. Dias, Luena C. Farnesi, Marcos H. Sorgine, Ana Cristina Bahia, Rafaela V. Bruno, Rubem F. S. Menna-Barreto: ​Aedes aegypti Infection With Trypanosomatid Strigomonas culicis Alters Midgut Redox Metabolism and Reduces Mosquito Reproductive Fitness. In: Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, Band 11, Sec. Parasite and Host (Research Topic: Protozoa and Their Hosts: An Oxidative Relationship), 13. August 2021; doi:10.3389/fcimb.2021.732925 (englisch).
• Ana Cristina Souza Bombaça, Marcelle Almeida Caminha, Juliana Magalhães Chaves Barbosa, Yasmin Pedra-Rezende, Vitor Ennes-Vidal, Giselle Villa Flor Brunoro, Bráulio Soares Archanjo, Claudia Masini d’Avila, Richard Hemmi Valente, Rubem Figueiredo Sadok Menna-Barreto: Heme metabolism in Strigomonas culicis: Implications of H₂O₂ resistance induction and symbiont elimination. In: Journal of Biological Chemistry, Band 300, Nr. 9, September 2024, S. 107692; doi:10.1016/j.jbc.2024.107692 , Epub 17. August 2024 (englisch).
• Alexei Y. Kostygov, Marina N. Malysheva, Anna I. Ganyukova, Alexey V. Razygraev, Daria O. Drachko, Vyacheslav Yurchenko, Vera V. Agasoi, Alexander O. Frolov: The Roles of Mosquitoes in the Circulation of Monoxenous Trypanosomatids in Temperate Climates. In: MDPI: Pathogens, Band 11, Nr. 11, 11. November 2022, S. 1326; doi:10.3390/pathogens11111326 , PMC 9695722 (freier Volltext), PMID 36422578 (englisch).

1. ↑ ^{a b} Carolina M. C. Catta-Preta, Felipe L. Brum, Camila C. da Silva, Aline A. Zuma, Maria C. Elias, Wanderley de Souza, Sergio Schenkman, Maria Cristina M. Motta: Endosymbiosis in trypanosomatid protozoa: the bacterium division is controlled during the host cell cycle. In: Frontiers in Microbiology. 6. Jahrgang, 2. Juni 2015, S. 520, doi:10.3389/fmicb.2015.00520 , PMID 26082757, PMC 4451579 (freier Volltext) – (englisch). 
2. ↑ NCBI Taxonomy Broeser: Strigomonas culicis (Wallace & Johnson, 1961) Teixeira & Camargo 2011 (species); homotypic synonym: Herpetomonas culicis Novy et al. 1907, Blastocrithidia culicis Wallace & Johnson 1961.
3. ↑ Kwang-Poo Chang: Ultrastructure of symbiotic bacteria in normal and antibiotic-treated Blastocrithidia culicis and Crithidia oncopelti. In: The Journal of Protozoology, Band 21, Nr. 5, November 1974, S. 699–707; doi:10.1111/j.1550-7408.1974.tb03733.x , PMID 4217371 (englisch).
4. ↑ ^{a b c} Giselle V. F. Brunoro, Rubem F. S. Menna-Barreto, Aline S. Garcia-Gomes, Carolina Boucinha, Diogo B. Lima, Paulo C. Carvalho, André Teixeira-Ferreira, Monique R. O. Trugilho, Jonas Perales, Veit Schwämmle, Marcos Catanho: Quantitative Proteomic Map of the Trypanosomatid Strigomonas culicis: The Biological Contribution of its Endosymbiotic Bacterium. In: Protist, Band 170, Nr. 6, Dezember 2019, S. 125698; doi:10.1016/j.protis.2019.125698 , PMID 31760169 (englisch).
5. ↑ Frederick G. Novy, Ward J. MacNeal, Harry N. Torrey: The Trypanosomes of Mosquitoes and Other Insects. In: Journal of Infectious Diseases. 4. Jahrgang, Nr. 2, 10. April 1907, S. 223–276, doi:10.1093/infdis/4.2.223 , JSTOR:30072673 (englisch). 
6. ↑ ^{a b c} Maria Claudia Noronha Dutra de Menezez, Isaac Roitmanz: Nutritional Requirements of Blastocrithidia culicis, a Trypanosomatid with an Endosymbiont. In: The Journal of Protozoology, Band 38, Nr.&nbso;2, März 1991, S. 122–123; doi:10.1111/j.1550-7408.1991.tb06030.x (englisch).
7. ↑ Franklin Gerhard Wallace, Allen Johnson: The infectivity of old cultured strains of mosquito flagellates. In: Journal of Insect Pathology. 3. Jahrgang, 22. Mai 1961, CABI:19611000443, SemanticScholar:87295611, S. 75–80 (englisch). 
8. ↑ Marta M. G. Teixeira, Tarcilla C. Borghesan, Robson C. Ferreira, Marcia A. Santos, Carmen S. A. Takata, Marta Campaner, Vania L. B. Nunes, Regina V. Milder, Wanderley de Souza, Erney P. Camargo: Phylogenetic Validation of the Genera Angomonas and Strigomonas of Trypanosomatids Harboring Bacterial Endosymbionts with the Description of New Species of Trypanosomatids and of Proteobacterial Symbionts. In: Protist, Band 162, Nr. 3, Juli 2011, S. 503–524; doi:10.1016/j.protis.201101001 , PMID 21420905 (englisch).
9. ↑ Silvana Sant ́Anna de Souza, Carolina Moura Catta-Preta, João Marcelo P. Alves, Danielle P. Cavalcanti, Marta M. G. Teixeira, Erney P. Camargo, Wanderley De Souza, Rosane Silva, Maria Cristina M. Motta: Expanded repertoire of kinetoplast associated proteins and unique mitochondrial DNA arrangement of symbiont-bearing trypanosomatids. In: Vyacheslav Yurchenko (Hrsg.): PLOS ONE . 12. Jahrgang, Nr. 11, 13. November 2017, S. e0187516, doi:10.1371/journal.pone.0187516 , PMID 29131838, PMC 5683618 (freier Volltext), bibcode:2017PLoSO..1287516D (englisch). 
10. ↑ Carolina M. C. Catta-Preta, Michelle Tanny Cunha do Nascimento, Maria Carolina F. Garcia, Elvira M. Saraiva, Maria Cristina M. Motta, José Roberto Meyer-Fernandes: The presence of a symbiotic bacterium in Strigomonas culicis i​s related to differential ecto-phosphatase activity and influences the mosquito–protozoa interaction. In: International Journal for Parasitology, Band 43, Nr. 7, Juni 2013, S. 571–577, doi:10.1016/j.ijpara.201302005 , PMID 23562935 (englisch).
11. ↑ ^{a b c d e} Maria Cristina Machado Motta, Allan Cezar de Azevedo Martins, Silvana Sant'Anna de Souza, Carolina Moura Costa Catta-Preta, Rosane Silva, Cecilia Coimbra Klein, Luiz Gonzaga Paula de Almeida, Oberdan de Lima Cunha, Luciane Prioli Ciapina, Marcelo Brocchi, Ana Cristina Colabardini: Predicting the proteins of Angomonas deanei, Strigomonas culicis and their respective endosymbionts reveals new aspects of the trypanosomatidae family. In: PLOS ONE , Band 8, Nr. 4, 3. April 2013, S. e60209, doi:10.1371/journal.pone.0060209 , PMC 3616161 (freier Volltext), PMID 23560078 (englisch).
12. ↑ ^{a b} LPSN: Species "Candidatus Kinetoplastibacterium blastocrithidii" Du et al. 1994.
13. ↑ ^{a b} GTDB: Kinetoplastibacterium blastocrithidii.
14. ↑ ^{a b} NCBI Taxonomy Browser: Candidatus Kinetoplastibacterium blastocrithidii, Details: "Candidatus Kinetoplastibacterium blastocrithidii" Du et al. 1994 in Teixeira et al. 2011 (species); equivalent: "Kinetoplastibacterium blastocrithidii" Du et al. 2004; heterotypic synonym: endosymbiont of Blastocrithidia culicis.
15. ↑ Wanderley de Souza, Maria Cristina Machado Motta: Endosymbiosis in protozoa of the Trypanosomatidae family. In: FEMS Microbiology Letters. 173. Jahrgang, Nr. 1, April 1999, S. 1–8, doi:10.1111/j.1574-6968.1999.tb13477.x , PMID 10220875 (englisch). 
16. ↑ Ana Carolina Loyola-Machado, Allan Cézar Azevedo-Martins, Carolina Moura Costa Catta-Preta, Wanderley de Souza, Antonio Galina, Maria Cristina M. Motta: The Symbiotic Bacterium Fuels the Energy Metabolism of the Host Trypanosomatid Strigomonas culicis. In: Protist, Band 168, Nr. 2, April 2017, S. 253–269; doi:10.1016/j.protis.201702001 , PMID 28371652 (englisch).
17. ↑ ^{a b c} Felipe Lopes Brum, Carolina Moura Costa Catta-Preta, Wanderley de Souza, Sergio Schenkman, Maria Carolina Elias, Maria Cristina Machado Motta: Structural characterization of the cell division cycle in Strigomonas culicis, an endosymbiont-bearing trypanosomatid. In: Microscopy and Microanalysis, Band 20, Nr. 1, 3. Januar 2014, S. 228–237; doi:10.1017/S1431927613013925 , PMID 24397934, bibcode:2014MiMic..20..228B (englisch).
18. ↑ NCBI Taxonomy Browser: Coquillettidia, Details: Coquillettidia Dyar, 1905 (genus).
19. ↑ Wikidata: Coquillettidia (Q2996953).

• Parasit bei Wirbellosen
• Euglenozoen
• Euglenozoa
• Modellorganismus