Calcium Signaltransduktion und Zytoskelettdynamik während dem polaren Wachstum und der Infektion durch den humanpathogenen Pilz Aspergillus fumigatus

• Antragstellerin: Dr. Constanze Seidel
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 250947341

Die häufigste Form invasiver Pilzinfektionen weltweit wird durch Aspergillus Arten ausgelöst, wobei über 90% aller Fälle durch den humanpathogenen Pilz Aspergillus fumigatus verursacht werden. Während der Infektion der menschlichen Lunge reagiert A. fumigatus auf den Wechsel der unmittelba-ren Umgebung mit Signaltransduktionswegen, die durch ein Netzwerk von Rezeptoren, Enzymen und Transkriptionsfaktoren zellulär vermittelt werden. Ca2+ spielt als second messenger eine fundamentale Rolle bei der Signaltransduktion während des Wachstums und der Entwicklung aller eukaryotischen Zellen und gilt als ein evolutionär konserviertes, vielseitiges intrazelluläres Signalmolekül. Interessanterweise ist bisher sehr wenig über die Ca2+-Signaltransduktion während der invasiven Infektion in humanpathogenen Pilzen bekannt.Die grundlegende Idee des vorliegenden Vorhabens ist es, die Rolle der Ca2+-Signaltransduktion während des polaren Hyphenwachstums und der Dynamik des Zytoskeletts zu untersuchen, beides sind Prozesse, die für die Pathogenität und erfolgreiche Infektion durch A. fumigatus von zentraler Bedeutung sind. Ein Ziel hierbei ist es, Proteine, welche Schlüsselrollen in der Ca2+-Signalgebung während des polarisierten Hyphenwachstums und der Infektion von Säuger Epithelzellen spielen, zu identifizieren. Daher sollen mehrere Ca2+-Kanäle, -Pumpen und -Antiporter lokalisiert und analysiert werden, um deren spezifische Rolle während der Erzeugung von [Ca2+]c-Signaturen in wachsenden Hyphenspitzen zu untersuchen. Es gilt zu beobachten, ob individuelle [Ca2+]c-Signaturen mit räumli-chen Entwicklungsprozessen wie dem polaren Wachstum korrelieren und während der Interaktion und der Infektion von Epithelzellen involviert sind. Beobachtungen der Dynamik der [Ca2+]c-Signaturen, des Zytoskeletts und der Motorproteine in den Hyphen während des Wachstums auf der Oberfläche von Epithelzellschichten sollen weitere Einblicke in deren Rollen während der Infektion durch A. fumigatus gewähren. Diese Fragestellungen sollen in Verbindung mit folgenden experimentellen Techniken beantwortet werden: Mutanten- und Überexpressionsanalysen, verbessertem Live-Cell-Imaging mittels konfokaler und TIRF-Mikroskopie; Ca2+-Bildgebung, Lokalisierung und Quantifizierung der wichtigsten Proteine, die in Ca2+-Signaltransduktion beteiligt sind, wie dem Zytoskelett und molekularen Motoren in leben-den Zellen; sowie mit Hilfe von Infektionsversuchen mit Säuger Epithelzellen.Das übergeordnete Ziel der geplanten Studie ist es, neue, grundlegende Einblicke in die komplexen Strukturen der Ca2+-Signaltransduktion in A. fumigatus während dem polaren Wachstums und der Pathogenese zu gewinnen. Aufgrund der signifikanten Unterschiede zwischen den Maschinerien der Ca2+-Signaltransduktion/ Homöostase von Pilzen verglichen mit denen in Tieren und Pflanzen, haben verschiedene Komponenten großes Potenzial in der Zukunft als neue Angriffspunkte bei der Entwick-lung für Antimykotika zu fungieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. Nick D. Read