Funktionale Analyse von Kompetenzfaktoren des Männchens zur Aufklärung ihrer Rolle bei der außergewöhnlichen Geschlechter-Wechselwirkung in Schistosoma mansoni

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph G. Grevelding
• Fachliche Zuordnung: Tiermedizin ; Klinische Infektiologie und Tropenmedizin ; Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung seit 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 62522894

Schistosomen lösen die Schistosomiasis aus, eine Infektionskrankheit mit weltweiter Bedeutung. Ein Phänomen der zu den Wurmparasiten zählenden Schistosomen ist die Abhängigkeit der Gonadenentwicklung der Weibchen von einem dauerhaften Paarungskontakt mit Männchen. Dieser Geschlechter-Interaktion liegen molekulare Kommunikationsprozesse zugrunde, deren Folgen in Weibchen untersucht und zum Teil verstanden sind. In Männchen hingegen sind diese Prozesse unverstanden, obwohl sie für die Grundlagenforschung relevant sind. Denn die Paarung ist Voraussetzung für die Eiproduktion und somit essentiell für den Lebenszyklus des Parasiten. Zudem sind die Eier für die klinisch-pathologischen Folgen der Schistosomiasis verantwortlich, die in einer Leberfibrose gipfelt. Vorangegangene Transkriptomanalysen gepaarter und ungepaarter S. mansoni-Männchen, die wir in den bisherigen Förderperioden durchführten, resultierten in einem ersten umfassenden Überblick der Komplexität paarungsabhängiger Prozesse in Männchen. Neben Muskel- und Metabolismus-Funktionen traten auch Stammzell-assoziierte und neuronale Faktoren zu Tage. Daher lag unser Fokus zuletzt auf G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) und Neuropeptiden (Npps). Nach einer Neubeschreibung aller GPCRs (GPCRome) stellten wir anhand der Transkriptomdaten fest, dass viele GPCR-Gene in Männchen und ungepaarten Weibchen stärker transkribiert sind als in gepaarten Weibchen. Das galt auch für npp-Gene, die wir bioinformatisch identifizierten und klonierten. Mit dem von uns etablierten MALAR Hefe-2-Hybridsystems gelang es, Npp-GPCR-Interaktionen zu ermitteln und erste GPCRs zu “deorphanisieren“. Im weiteren wollen wir dies mit Fluoreszenz-Resonanz Energie-Transfer (FRET) bestätigen. Mit „whole mount“ in situ-Hybridisierung haben wir gpcr- und npp-Transkripte lokalisiert, und NPPs auch mit bildgebender Massenspektrometrie nachgewiesen. Erste funktionale Studien zu Npp-GPCR-Partnern zeigten interessante Phänotypen wie Eiproduktionsdefizite. Für den Testes-spezifisch und paarungsabhängig exprimierten GPCR 9 entdeckten wir eine Rolle in der Spermatogenese. Derartige Analysen wollen wir auf alle GPCRs ausdehnen, die diesem Männchen-dominierten Expressionsmuster folgen. Damit erhalten wir einen tieferen Einblick in die biologische Relevanz dieser GPCRs und ihrer Liganden sowie Hinweise auf ihre mögliche Rolle als „Kompetenzfaktoren“ des Männchens (MC). Funktionale RNAi-Analysen von Genen des Dopamin-Synthesewegs, die Männchen-spezifisch und paarungsabhängig transkribiert sind, zeigten ihre Bedeutung für die Gonadendifferenzierung gepaarter Weibchen. Hiermit wurde ein erster Beweis für die Existenz von MC-Faktoren gefunden. Einer Metaanalyse zufolge werden diese Gene schon in Schistosomula transkribiert. Deshalb wollen wir RNAi-Analysen auf dieses Stadium mit Hilfe eines neuartigen in vitro-Kultursystems ausweiten, mit dem adulte, ausdifferenzierte Schistosomen aus Schistosomula generiert werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen