Funktionelle Charakterisierung der Phospholipasen im Malariaerreger Plasmodium falciparum
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der einzellige Parasit Plasmodium falciparum ist die Hauptursache für Krankheit und Tod durch Malaria, eine der weltweit wichtigsten Infektionskrankheiten. Für seine Vermehrung in den roten Blutkörperchen ist der Parasit auf einen hochaktiven und regulierten Lipidstoffwechsel angewiesen. Enzyme, die an lipidmetabolischen Prozessen beteiligt sind, wie z.B. Phospholipasen, sind daher potenzielle Zielmoleküle für Medikamente. In diesem Projekt haben wir die Rolle mehrerer putativer Phospholipasen während der Entwicklung von P. falciparum in roten Blutkörperchen untersucht. Wir konnten zeigen, dass von den 19 putativen Phospholipasen, die im asexuellen Blutstadium des Parasiten exprimiert werden, nur ein Enzym eine essenzielle Rolle für die Vermehrung der asexuellen Blutstadien spielt. Hierbei handelte es sich um die Phosphoinositid-spezifische Phospholipase C, deren konditionelle Inaktivierung zu einem starken Phänotyp während der Schizontenentwicklung und einer gestörten Phosphoinositid-Homöostase führte. Darüber hinaus entdeckten wir eine wichtige Funktion der Patatin-ähnlichen Phospholipase 2 (PNPLA2) für die mitochondriale Funktion. Parasiten ohne dieses Enzym waren in ihrer asexuellen Vermehrung beeinträchtigt, zeigten Defekte in ihrer Elektronentransportkette (ETK) und waren hypersensitiv gegenüber Medikamenten, die auf mitochondriale Funktionen abzielen. Weiterhin zeigten PNPLA2-defiziente Parasiten Unterschiede in der Zusammensetzung ihrer Cardiolipine, einer einzigartigen Klasse von Phospholipiden mit wichtigen Funktionen in den Mitochondrien. Darüber hinaus war in diesen Parasiten ein Defekt in der Gametozyten-Reifung sichtbar, was die Bedeutung einer funktionellen ETK für die Transmission des Parasiten auf den Mückenvektor unterstreicht. Neben diesen Arbeiten identifizierten wir zwei putative Phospholipasen, deren Ausschalten entweder die Freisetzung von asexuellen Blutstadien oder die Exflagellation der männlichen Gametozyten beeinträchtigte, was auf eine Funktion von Phospholipasen in diesen wichtigen Prozessen des Parasiten hinweist. Schließlich identifizierten wir eine Cholin-freisetzende Glycerophosphodiesterase, die wahrscheinlich unterhalb von Phospholipasen arbeitet und einen wesentlichen Schritt in der Phosphocholin- Biosynthese katalysiert, welcher für das das Überleben des Parasiten essenziell ist. Zusammenfassend deuten unsere umfassenden Studien zur Bedeutung putativer Phospholipasen für den Malaria-Parasiten auf wichtige Funktionen dieser Enzyme während des gesamten Lebenszyklus des Parasiten hin. Dies unterstreicht ihre Rolle als neuartige, vielseitige Schlüsselakteure in der Membranbiologie des Malaria-Parasiten und prädestiniert sie als potenzielle neue Angriffspunkte gegen diesen wichtigen Krankheitserreger.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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A choline-releasing glycerophosphodiesterase essential for phosphatidylcholine biosynthesis and blood stage development in the malaria parasite. eLife, 11.
Ramaprasad, Abhinay; Burda, Paul-Christian; Calvani, Enrica; Sait, Aaron J.; Palma-Duran, Susana Alejandra; Withers-Martinez, Chrislaine; Hackett, Fiona; Macrae, James; Collinson, Lucy; Gilberger, Tim Wolf & Blackman, Michael J.
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A malaria parasite phospholipase facilitates efficient asexual blood stage egress. PLOS Pathogens, 19(6), e1011449.
Ramaprasad, Abhinay; Burda, Paul-Christian; Koussis, Konstantinos; Thomas, James A.; Pietsch, Emma; Calvani, Enrica; Howell, Steven A.; MacRae, James I.; Snijders, Ambrosius P.; Gilberger, Tim-Wolf & Blackman, Michael J.
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A patatin-like phospholipase is important for mitochondrial function in malaria parasites. mBio, 14(6).
Pietsch, Emma; Ramaprasad, Abhinay; Bielfeld, Sabrina; Wohlfarter, Yvonne; Maco, Bohumil; Niedermüller, Korbinian; Wilcke, Louisa; Kloehn, Joachim; Keller, Markus A.; Soldati-Favre, Dominique; Blackman, Michael J.; Gilberger, Tim-Wolf & Burda, Paul-Christian
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Disruption of a Plasmodium falciparum patatin‐like phospholipase delays male gametocyte exflagellation. Molecular Microbiology, 121(3), 529-542.
Pietsch, Emma; Niedermüller, Korbinian; Andrews, Mia; Meyer, Britta S.; Lenz, Tobias L.; Wilson, Danny W.; Gilberger, Tim‐Wolf & Burda, Paul‐Christian
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Global analysis of putative phospholipases in Plasmodium falciparum reveals an essential role of the phosphoinositide-specific phospholipase C in parasite maturation. mBio.
Burda, Paul-Christian; Ramaprasad, Abhinay; Bielfeld, Sabrina; Pietsch, Emma; Woitalla, Anna; Söhnchen, Christoph; Singh, Mehar Nihal; Strauss, Jan; Sait, Aaron; Collinson, Lucy M.; Schwudke, Dominik; Blackman, Michael J. & Gilberger, Tim-Wolf
