Vesikeldynamik während des Austritts der Malariagametozyten aus den Erythrozyten

• Antragstellerin: Professorin Dr. Gabriele Pradel
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 446282132

Malariaparasiten sind obligat intrazelluläre Infektionserreger, die sich in humanen Erythrozyten vermehren. Innerhalb ihrer Wirtszelle sind die Parasiten von einer schützenden parasitophoren Vakuole umgeben. Um ihren Lebenszyklus fortsetzen und den Wirtswechsel vom Menschen auf die Mücke vollziehen zu können, müssen sie jedoch aus den sie umhüllenden Erythrozyten austreten. Zwei Blutstadien sind in der Lage, den Erythrozyten zu lysieren und so den Zellaustritt zu gewährleisten: die sich während der erythrozytären Schizogonie bildenden Merozoiten und die intraerythrozytären Gametozyten beim Einsetzen der Gametogenese im Mitteldarm der Mücke. Der Wirtszellaustritt erfolgt von innen nach außen, wobei die Membran der parasitophoren Vakuole vor der Erythrozytenmembran aufbricht. In beiden Blutstadien wird die Membranruptur durch die Exozytose spezialisierter sekretorischer Vesikel ausgelöst. Gametozyten besitzen mindestens zwei Typen von Egress-Vesikeln: die osmiophilen Körperchen, die an der Ruptur der parasitophoren Vakuolenmembran beteiligt sind, und Egress-Vesikel, die das Perforin-ähnliche Protein PPLP2 enthalten, das für die Lyse der Erythrozytenmembran benötigt wird. Im Rahmen des SPP 2225 ist es unser Ziel, die Dynamik der beiden Typen von Egress-Vesikeln während des Austritts der aktivierten Gametozyten aus den Erythrozyten zu verstehen. In der ersten Förderperiode des SPP 2225 haben wir uns auf die Charakterisierung der Egress-Vesikel konzentriert und gezeigt, dass die beiden Vesikeltypen unabhängig voneinander agieren, wobei die Exozytose der osmiophilen Körperchen der Entleerung der PPLP2-positiven Vesikel vorausgeht. Darüber hinaus haben wir die Proteome beider Vesikeltypen bestimmt und 143 Egress-Vesikel-Proteine identifiziert, darunter neue Marker für osmiophile Körperchen sowie verschiedene Proteasen und deren mutmaßliche Substrate. In der zweiten Förderperiode des SPP 2225 möchten wir nun die neu identifizierten Egress-Vesikel-Proteine mit Hilfe von Expressionsstudien und Phänotypanalysen in Kombination mit hochauflösender und Transmissionselektronenmikroskopie untersuchen. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der möglichen proteolytischen Aktivierung dieser Proteine durch Egress-Proteasen. Darüber hinaus wollen wir die molekulare Maschinerie, die die Exozytose der Egress-Vesikel steuert, aufklären. Dazu werden wir die in der ersten Förderperiode identifizierten plasmodialen v-SNAREs funktionell charakterisieren und dabei insbesondere den v-SNARE-Kandidaten Vti1 betrachten. In einem zweiten Schritt werden die Interaktome ausgewählter v-SNAREs mittels BioID-MS analysiert, um weitere Komponenten der Vesikelfusionsmaschinerie zu identifizieren. Die im Rahmen des Projekts gewonnenen Daten werden unser Wissen über die Mechanismen der Erythrozytenlyse durch Malariagametozyten bereichern und helfen, neue Zielstrukturen für transmissionsblockierende Interventionen zu identifizieren.

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