Die Rolle des Gerüstproteins WLP1 in der Aufrechterhaltung von Multiproteinkomplexen der Malariagametozyten

• Antragstellerin: Professorin Dr. Gabriele Pradel
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 423610952

Der humane Malariaparasit Plasmodium falciparum weist eine beeindruckende Anzahl an adhäsiven Proteinen auf seiner Plasmamembran auf, welche besonders für die Invasions- und Transmissionsstadien von Bedeutung sind. Der Großteil dieser Proteine setzt sich zu Multiproteinkomplexen (MPK) zusammen, wie es unter anderem für den merozoite surface protein 1-Komplex und den apical membrane antigen 1/Rhoptry neck-Komplex gezeigt wurde. Diese befinden sich an der Oberfläche der Merozoiten und sind für die Infektion der Erythrozyten von essentieller Bedeutung. Ein weiterer gut untersuchter MPK befindet sich an der Plasmamembran von Gametozyten, den sexuellen Vorläuferstadien des Parasiten. Der Adhäsionskomplex ist aus sechs LCCL-Domänen-(PfCCp)-Proteinen sowie den Cystein-Motiv-Proteinen Pfs230 und Pfs48/45 aufgebaut, für die wichtige Rollen während der sexuellen Reproduktion des Malariaparasiten sowie dessen Weiterentwicklung in der Mücke nachgewiesen wurden. In einer neuen Studie identifizierten wir das WD40-repeat like protein PfWLP1 als einen Interaktionspartner der PfCCp-basierenden MPK. WD40-Domänen sind in Eukaryonten hochkonserviert und agieren als Gerüste für Proteinwechselwirkungen, unter anderem zur Stabilisierung des Cytoskeletts. Auf Grund ihrer wichtigen Rolle insbesondere für proliferierende Zellen werden WD40-repeat-Proteine zurzeit als Angriffspunkte in der Krebstherapie evaluiert. In-silico-Analysen identifizierten 80 putative WD40-repeat-Proteine in P. falciparum, wobei PfWLP1 ausschließlich in Organismen der Gattung Plasmodium zu finden ist. In den Gametozyten lokalisiert PfWLP1 zusammen mit Mikrotubuli unterhalb der Plasmamembran. Dort assoziiert PfWLP1 mit den PfCCp-basierten MPK und der Verlust von PfWLP1 in transgenen Parasiten führt zur Instabilität dieser Komplexe. Auf Grund unserer bisherigen Daten postulieren wir, dass PfWLP1 als Gerüstprotein fungiert, das den peripheren PfCCp-basierten MPK mit dem intrazellulären Cytoskelett verbindet und dadurch dessen Stabilität gewährleistet. In dieser Studie möchten wir die Rolle von PfWLP1 in der Aufrechterhaltung der MPK näher untersuchen. Dabei werden wir 1) die Funktion von PfWLP1 während der Gametozytenreifung und Gametogenese mit Hilfe von Gen-Knockdown-Techniken charakterisieren; 2) die Zusammensetzung der PfWLP1-regulierten MPK unter Verwendung von BioID-Methoden entschlüsseln; und 3) die Interdependenz zwischen PfWLP1 und ausgewählten Cytoskelettelementen in entsprechenden Gen-Knockdown- und Gen-Knockout-Linien untersuchen. Die in dieser Studie gewonnenen Daten werden tiefere Einsichten in das stark verwobene Netzwerk von Strukturelementen und Adhäsionskomplexen, das für die Aufrechterhaltung der Gametozytenintegrität wichtig ist, ermöglichen. Zusätzlich werden die gewonnen Erkenntnisse unser Wissen über das neuartige Gerüstprotein PfWLP1 als ein mögliches Schlüsselmolekül während der Verbreitung der Malaria erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen