Stabilität und Dynamik von Mikrotubuli in Plasmodium Sporozoiten

• Antragsteller: Professor Dr. Friedrich Frischknecht
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 423870657

Mikrotubuli sind lange filamentöse Zytoskelettstrukturen, die aus Dimeren von α- und β-Tubulin gebildet werden. Mikrotubuli bilden sich dynamisch bauen sich auch dynamisch wieder ab. Diese Dynamik ist für viele zelluläre Prozesse von wesentlicher Bedeutung. Posttranslationale Modifikationen, Temperatur und Mikrotubuli-Bindungsproteine ​​spielen eine Schlüsselrolle bei der Modulation der Mikrotubuli-Dynamik. Malariaparasiten (Plasmodium spp.) gehören zu den Apicomplexa innerhalb der Chromalveolata und sind divergierende Lebensformen mit einer Zellbiologie, die sich von opisthokonten Modellorganismen wie Hefe unterscheidet. Wie bei anderen Organismen sind Mikrotubuli bei Plasmodium spp. wichtig für die Zellteilung, den vesikulären Transport, die Motilität und die Parasitenmorphogenese. In der letzten Förderperiode haben wir gezeigt, dass die Deletion eines Mikrotubuli-Bindungsproteins, SPM3, die Infektiosität von Plasmodium-Sporozoiten beeinflusst, den von der Anopheles-Mücke übertragenen Formen. Sporozoiten werden in Oozysten gebildet, dringen vor der Übertragung durch Mücken in deren Speicheldrüsen ein, wandern nach dem Biss durch die Haut und dringen in Hepatozyten ein, um sich in Formen zu differenzieren die rote Blutzellen befallen. Parasiten ohne SPM3 können zwar immer noch Sporozoiten bilden, diese dringen jedoch nicht effizient in die Speicheldrüsen ein. Elektronen- und Lichtmikroskopie zeigten, dass sich die Mikrotubuli in diesen Mutanten vom inneren Membrankomplex lösen und dass die Sporozoiten nicht wandern können. Zusätzlich untersuchten wir die beiden inneren Mikrotubuli-Proteine ​​SPM1 und TrxL1, von denen angenommen wurde, dass sie die Mikrotubuli stabilisieren. Erstaunlicherweise zeigte die Deletion beider Gene unter optimalen Bedingungen in keinem Stadium des Parasiten einen Defekt. Interessanterweise stellten Kollaborationspartner jedorch fest, dass SPM1 und TrxL1 die Mikrotubuli in vitro vor der Depolymerisierung auf Eis schützen. Dies deutet darauf hin, dass die Rolle dieser Proteine ​​darin besteht, die Mikrotubuli zu stabilisieren, wenn Mücken kalten Perioden ausgesetzt sind. Dieses Phänomen wollen wir nun in vivo im Detail untersuchen. Zu diesem Zweck werden wir eine neue Reihe von Tests entwickeln, bei denen Mücken für verschiedene Zeiträume bei unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden, um die Auswirkungen dieser Veränderungen auf die Mikrotubuli bei Parasiten zu untersuchen, die keine, einige oder alle der verschiedenen Mikrotubuli stabilisierenden Proteine ​​exprimieren. Dies wird unser Verständnis davon verbessern, wie Plasmodium die Integrität und damit die Funktion der Mikrotubuli unter verschiedenen Umweltbedingungen gewährleistet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen