Die Männchen-gesteuerte Interpretation von Wirtsfaktoren dirigiert die sexuelle Reifung bei S. mansoni-Weibchen

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph G. Grevelding
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 561345890

Der Wurmparasit Schistosoma mansoni löst die Schistosomiasis aus, eine Infektionskrankheit mit weltweiter Bedeutung. Besonders bei Schistosomen ist die Abhängigkeit der Gonadenentwicklung der Weibchen von einem dauerhaften Paarungskontakt mit Männchen. Diesem Phänomen liegen molekulare Kommunikationsprozesse zugrunde, deren Folgen in Weibchen erst in Ansätze verstanden sind. Die induktive Rolle des Männchens für die Weibchenentwicklung ist weitgehend unverstanden, aber für die Grundlagenforschung relevant, weil die Paarung Voraussetzung für die Eiproduktion ist und somit essentiell für den Lebenszyklus des Parasiten. Zudem verursachen die Eier die pathologischen Folgen der Schistosomiasis. Auf Basis neuster Ergebnisse unseres Labors stellen wir die Hypothese auf, dass die sexuelle Reifung (besonders die Entwicklung reifer Oocyten) von zwei Faktoren abhängt, dem dauerhaften Einfluss des gepaarten Männchens auf die Genexpression in Weibchen sowie der Wirtsumgebung. Nur in dieser Kombination können Prozesse wie Oocytenreifung im Weibchen stattfinden. Zu diesen Wirtsfaktoren zählen Retinsäuren (RA), wie wir aus der Identifizierung und Charakterisierung eines nukleären Rezeptors (NR) der RA-Rezeptorfamilie (SmRAR) ableiten. SmRAR ist ein Transkriptionsfaktor, der entwicklungsspezifisch (Adultstadium), paarungsabhängig sowie Ovar-präferentiell reguliert wird. Nach Smrar RNAi (knock-down, KD) blieb die Differenzierung maturer Oocyten im gepaarten Weibchen aus, und abgelegte Eier enthielten keine Zygoten – ein Meiosedefekt. Folgende 5 Ziele verfolgen wir im geplanten Projekt. Wir werden: 1. die RA-Aufnahme in in-vitro-gehaltenen Schistosomen visualisieren sowie RA-Effekte physiologisch untersuchen. 2. SmRAR und NR-Paraloge wie RXR-Gene aus S. mansoni für Interaktionsstudien (Hefe-2-Hybridsystem) klonieren und diese Paraloge funktional (RNAi) untersuchen. 3. Zell-basierte Reportergenassays etablieren, um RA-Bindung an die entsprechenden NRs zu untersuchen. 4. die erste CRISPR/Cas-basierte Gen-Editierung in S. mansoni durchführen, um SmRAR „auszuschalten“ (knock-out, KO). Ein entsprechendes Protokoll haben wir kürzlich entwickelt (und veröffentlicht), um ausgehend von in-vitro-gelegten Eiern als biologische „Targets“ Keimbahn-transformationen zu erreichen. RNA-seq-basierte Transkriptomanalysen werden sich an den KO anschließen, um die SmRAR- „downstream“-Effekte zu untersuchen. Diese Daten sollen zudem mit RNA-seq-Daten aus Smrar-RNAi-Experimenten verglichen werden – die erste vergleichende KO/KD-Analyse dieser Art weltweit. 5. erste funktionale Analysen (CRISPR/Cas und RNAi) des Thyroidhormonrezeptors durchführen, der wie SmRAR präferentiell im Ovar gepaarter Weibchen exprimiert wird, was auf Thyroid als weiteren wichtigen Wirtsfaktor hinweist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen