The importance of the mitochondrial ATP synthase to the survival of the malaria parasite
Final Report Abstract
Malaria ist heutzutage immer noch eine der Krankheiten die weltweit die meisten Opfer fordert. Der Großteil der etwa 1 Millionen Malaria Todesfälle pro Jahr sind Kinder unter 5 Jahren in endemischen Gebieten Afrikas. Die Schwierigkeit bei der Bekämpfung dieser verheerenden Krankheit ist die weite Verbreitung von Resistenzen gegen die vorhandenen Medikamente und das Fehlen eines wirksamen Impfstoffes. Malaria wird von einzelligen Parasiten der Gattung Plasmodium hervorgerufen, welche von Moskitos während eines Stiches übertragen werden. Die Parasiten infizieren zunächst die Leber und gelangen dann in das Blut wo sie einzelne rote Blutkörperchen infizieren. Ein kleiner Teil dieser Blutparasiten entwickelt sexuelle Formen, die Gametozyten, welche sich im Darm des nächsten Moskitos fortpflanzen und in so genannte Ookineten entwickeln. Diese mobile Form des Parasiten infiziert die Mitteldarmwand des Moskitos und produziert innerhalb weniger Wochen die für den Menschen infektiöse Parasitenform in den Speicheldrüsen, welche beim nächsten Stich übertragen wird. Um einen neuen Angriffspunkt eventueller Medikamente zu erschließen oder die Basis für einen Impfstoff zu stellen, wurde in diesem Projekt versucht mehr über den Energiehaushalt des Malariaparasiten herauszufinden. Energie in Form von (Adenosintriphosphat) ATP ist essentiell für jede lebende Zelle. In eukoryotischen Zellen wird der Großteil des ATPs im Mitochondrium, genauer von der ATP‐Synthase, produziert. In diesem Projekt wurde im Nagermodel Plasmodium berghei, durch reverse Genetik, die Parasiten ATP‐Synthase funktionsunfähig gemacht. Diese genetisch veränderten Parasiten zeigten erstaunlicherweise keine Beeinträchtigung in der Blutphase und unterscheiden sich nicht vom Wildtypen. Dies bedeutete, dass die ATP‐Synthase in dieser Lebensphase nicht benötigt wird. Allerdings konnten in mehreren Versuchen gezeigt werden, dass diese veränderten Parasiten keine Moskitos infizieren können. Dieser Phänotyp konnte auf die Entwicklung defekter weiblicher Gametozyten zurückgeführt werden, welche im Moskito Mitteldarm absterben, anstelle sich weiter zu entwickeln. Folglich ist die ATP‐Synthase an der Transmission von Malariaprasiten essentiell beteiligt. Weitere Untersuchungen sind nötig um die molekulare Ursache dieses Defektes zu klären, allerdings könnten die Versuchsergebnisse als Basis für die Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe dienen.
Publications
- Mitochondrial ATP synthase is dispensable in blood-stage Plasmodium berghei but essential in the mosquito phase. PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences, March 23, 2015, Umfang 8 S.
Angelika Sturm, Vanessa Mollard, Anton Cozijnsen, Christopher D. Goodman, and Geoffrey I. McFadden
(See online at https://doi.org/10.1073/pnas.1423959112)
