Projekt: Vesikeldynamik während des Austritts der Malariagametozyten aus den Erythrozyten
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 Merozoiten und die Gametozyten.
Der Wirtszellaustritt des Malariaparasiten Plasmodium falciparum 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. Die beiden Blutstadien unterscheiden sich aufgrund ihrer intrazellulären Bedingungen jedoch deutlich in der zeitlichen Abfolge des Austritts. Während die Merozoiten schnell aus den Erythrozyten austreten, um eine effiziente Dispersion zu gewährleisten, ermöglicht ein langsamer Zellaustritt es den mit der Blutmahlzeit aufgenommenen Gametozyten, sich in Gameten umzuwandeln, die der feindlichen Umgebung des Mückendarms gewappnet sind. Nach ihrer Aktivierung durch externe Faktoren entladen die Gametozyten zuerst die osmiophilen Körperchen, die für die Ruptur der parasitophoren Vakuolenmembran benötigt werden. Im Anschluss werden die hier als g-Exoneme bezeichneten Vesikel, die für die Perforation der Erythrozytenmembran wichtig sind, entleert. Mehrere Proteine der osmiophilen Körperchen sind inzwischen bekannt, u. a. Pfg377, MDV-1/Peg3 und GEST, während die Proteinzusammensetzung der g-Exoneme, die das Perforin PPLP2 beherbergen, bisher unerforscht ist.
Im Rahmen des SPP 2225 ist es unser Ziel, die Vesikeldynamik während des Austritts aktivierter Gametozyten aus den Erythrozyten im Detail zu verstehen. Zum einen ist es unser Ziel, das Proteom der osmiophilen Körperchen und der g-Exoneme mit Hilfe von BioID-Methoden zu entziffern. Die identifizierten Proteine werden mit denen der Merozoiten-spezifischen m-Exoneme sowie mit Proteinen der Gametozytenmembran verglichen, die von unseren SPP 2225-Kooperationspartnern analysiert werden. Zukünftige Kandidaten werden anschließend mit Hilfe reverser Genetik funktionell charakterisiert. Zum anderen wollen wir diejenigen Proteinkomplexe, die das Anketten und Andocken sowie die Fusion der Vesikel vermitteln, aufdecken, um den regulierten Ablauf der Exozytose beim Gametozytenaustritt aufzuklären. Als Ausgangspunkt werden hierbei ausgewählte v-SNARE-Proteine funktionell analysiert und das v-SNARE-Interaktom anschließend mittels BioID identifiziert. Die gewonnenen Daten werden es ermöglichen, die molekulare Maschinerie aufzudecken, die den Gametozytenaustritt aus den Erythrozyten steuert, und dabei helfen, neue Ziele für transmissionsblockierende Interventionen zu identifizieren.