Projekt: Regulation und Demontage des intravakuolaren F-Aktin Netzwerkes während des Wirtszellaustritts bei Parasiten der Gruppe Apicomplexa
Parasiten aus dem Phylum der Apikomplexa, wie etwa Plasmodium spp. oder Toxoplasma gondii sind obligat intrazelluläre Krankheitserreger. Während der Replikation innerhalb der Wirtszelle werden multiple Tochterparasiten innerhalb der Mutterzelle gebildet (2 im Falle von T.gondii und bis zu 32 bei P.falciparum). Während dieses Prozesses wird ein extensives, intravakuoles Netzwerk gebildet, eine tubuläre Struktur, welche einzelne Parasiten miteinander verbindet. Im Falle von Toxoplasma wird über dieses Netzwerk Materiarltransfer, Recycling von maternalen Organellen und eine Synchronisation der Replikation ermöglicht. Ein analoges Netzwerk konnte kürzlich auch bei Plasmodium identifiziert werden, welches allerdings strukturelle und möglicherweise funktionelle Unterschiede aufweist, welche wir innerhalb dieses Projektes charakterisieren werden. Dieses Netzwerk wird durch filamentöses Aktin (F-Aktin) gebildet und während des Egress (EXIT) der Parasiten aus der Wirtszelle koordiniert und schnell aufgelöst. Obwohl die künstliche Auflösung dieses Netzwerks durch Änderung der F-Aktin-Dynamik zwar die Organisation der Parasiten innerhalb der parasitophoren Vakuole (PV) und Materialtransfer zerstört, wird der Parasitenegress nicht direkt beeinflusst. Im Gegensatz dazu führt die künstliche Stabilisation des Netzwerkes sowohl bei Plasmodium als auch Toxoplasma zu einer Verzögerung/Blockade des Egress, wobei die einzelnen Parasiten miteinander verbunden bleiben.
Durch "time-lapse" Analysen des Parasitenegress konnten wir belegen im Falle von Toxoplasma belegen, dass zunächst das F-Aktin-Netzwerk aufgelöst wird und daraufhin die Parasiten die Wirtszelle aktiv verlassen, was für einen koordinierten, regulierten 2-Schritte-Prozess spricht.
Im Rahmen des SPP 2225 ist es unser Ziel, die Dynamik, Regulation und Funktion dieses Netzwerks während des Austritts der Parasiten aus der Wirtszelle zu analysieren. Obwohl der Egress bei Toxoplasma und Plasmodium fundamentale Unterschiede aufweist, so scheint doch die Rolle des F-Aktin-Netzwerkes konserviert zu sein. Wir wählen daher einen vergleichenden Ansatz, um Gemeinsamkeiten und Unterschiede bezüglich der Regulation dieses Netzwerkes zu untersuchen. Hierbei fokussieren wir uns auf:
1) Analyse der F-Aktin-Dynamik während des Parasiten Egress in Abhängigkeit von bekannten Signalkaskaden.
2) Identifizierung und Charakterisierung neuer Faktoren, welche an der Regulation von F-Aktin während des Egress beteiligt sind.