Exit-Mechanismen aus dem Leberstadium der Plasmodium Malariaerreger

• Antragstellerin: Dr. Alyssa Ingmundson
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 446465266

Plasmodium benötigt einen Entwicklungszyklus in der Leber, bevor es das Blut infizieren und Malaria verursachen kann. Da nur wenige Leberzellen mit Plasmodium infiziert werden, müssen die reifen Parasiten im Leberstadium diese Zellen effizient verlassen können, um die Infektion im Blut zu etablieren. Merozoiten im Leberstadium treten in Merosomen aus, d. h. in membranumhüllten Vesikeln, die mit Merozoiten angefüllt sind und aus der infizierten Wirtszelle abgeschnürt werden. Die zur Merosomenbildung führenden Schritte sind bekannt, aber die molekularen Aktivitäten, die diese Vorgänge einleiten und vorantreiben, sind bisher unzureichend definiert. Parasitäre Proteasen scheinen für den Austritt von Plasmodium im Leberstadium notwendig zu sein, aber die molekularen Folgen dieser Proteaseaktivitäten sind unbekannt. Wir haben festgestellt, dass das Serin-reiche Antigen PbSERA4 für den effizienten Austritt von Plasmodium berghei im Leberstadium erforderlich ist. PbSERA4 ist eine potentielle Cystein-Protease, deren proteolytische Funktion jedoch noch nicht experimentell bestätigt worden war. Daher erzeugten wir Parasiten mit einer Punktmutation in dem vorhergesagten aktiven Zentrum von PbSERA4, und diese Veränderung, wie auch die Deletion von PbSERA4, verlängert den Übergang zwischen dem Leber- und dem Blutstadium des Wachstums. Diese Ergebnisse bestätigen, dass die proteolytische Aktivität von PbSERA4 für den Austritt von Plasmodium aus dem Leberstadium erforderlich ist. Ein Schwerpunkt unserer künftigen Arbeit ist die Identifizierung von Substraten der PbSERA4/PfSERA7-Protease. Wir planen Proteomik-basierte Ansätze zur Entdeckung von Proteinen, die beim Austritt von Plasmodium-Merozoiten gespalten werden. Neben der funktionellen Charakterisierung dieser neu identifizierten Protease-Substrate, wollen wir weitere Plasmodium-Proteine untersuchen, die in reifen Parasiten im Leberstadium exprimiert werden und an deren Übergang von der Leber in das Blut beteiligt sind. Wir werden Parasiten phänotypisieren, bei denen diese Kandidaten gentechnisch verändert wurden, und die Rolle der proteolytischen Spaltung für ihre Funktion analysieren. Auch die Wirtszelle leistet einen entscheidenden Beitrag zum Austritt von Plasmodien aus dem Leberstadium. Wir fanden heraus, dass das Ceramid-Analogon HPA-12 die Merosomenbildung aus P. berghei-infizierten Zellen einschränkt, was darauf hindeutet, dass die Hemmung des Ceramid-Transports des Wirts den Austritt des Parasiten aus dem Leberstadium negativ beeinträchtigt. Wir werden den Beitrag dieses und anderer Wirtswege zum Austritt von Merozoiten aus dem Leberstadium weiter erforschen, und unser Ansatz wird Aufschluss darüber geben, wie der Austritt von Plasmodium-Lebermerozoiten im Vergleich zu anderen Krankheitserregern erfolgt, die nicht-lytische Austrittsstrategien verwenden. Dieses multidisziplinäre Projekt wird die molekularen Mechanismen aufklären, die den Austritt von Plasmodium aus der Leber steuern.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2225: Wirtszellaustritt intrazellulärer Pathogene