Franziska Hentzschel
Start-Up Projekt
Untersuchung der Funktion von ARC40 während des Austritts der männlichen Plasmodium-Gameten
Franziska Hentzschel (Universitätsklinikum Heidelberg)
Plasmodium-Parasiten, die Erreger der Malaria, verlassen ihre Wirtszelle zu verschiedenen Zeitpunkten während ihres komplexen Lebenszyklus im Wirbeltier und im Mückenwirt. Eine der komplexesten Exit-Strategien findet im Mitteldarm der Stechmücke statt, wenn die männlichen Geschlechtsformen (Gametozyten) aktiviert werden, um in einem streng regulierten, vielschichtigen Prozess innerhalb von 10 Minuten acht Gameten zu bilden. Hier sind drei Runden der DNA-Replikation ohne Kernteilung mit der Bildung von acht Flagellen und der Lyse der Wirtszelle gekoppelt. Am Ende setzen sich die intrazellulären Flagellen in Bewegung, und in einem Prozess, der Exflagellation genannt wird, schwimmen acht Gameten aus der Zelle, wobei jede einen Chromosomensatz mit sich zieht. Erst dann wird der Zellkern durch einen noch unbekannten Mechanismus geteilt. Während die Kernteilung und die DNA-Segregation also eindeutig mit dem Austritt der männlichen Gametozyten verbunden sind, sind die molekularen Mechanismen, die diese Prozesse steuern, derzeit noch weitgehend unbekannt.
Wir haben bereits festgestellt, dass das WD40-Protein ARC40 für die DNA-Segregation während der männlichen Gametogenese unerlässlich ist. Parasiten, denen ARC40 fehlt, replizieren die DNA in den männlichen Gametozyten zwar immer noch, aber die austretenden männlichen Gameten enthalten keinen vollständigen Satz von Chromosomen. Stattdessen verbleibt die DNA teilweise in den Restkörpern. Während diese aneuploiden Gameten immer noch in der Lage sind, weibliche Gameten zu befruchten, und die daraus entstehende bewegliche Zygote für Moskitos immer noch infektiös ist, bleiben ARC40-Knockout-Parasiten während der weiteren Entwicklung im Moskitostadium stehen. ARC40 ist also für die Übertragung von Plasmodium durch die Stechmücke unerlässlich. Der Mechanismus, über den ARC40 seine Funktion ausübt, ist jedoch noch unklar.
In diesem Projekt möchten wir weitere Einblicke in die Rolle von ARC40 bei der DNA-Segregation und Kernteilung während des Austritts der männlichen Gameten gewinnen, indem wir zwei komplementäre Ansätze verfolgen. Einerseits wollen wir die Ultrastruktur der Kernteilung während des Austritts der Gameten durch Elektronenmikroskopie und 3D-Tomographie aufklären und untersuchen, wie diese Ultrastruktur durch die Deletion von ARC40 beeinflusst wird. Andererseits werden wir Interaktionspartner von ARC40 identifizieren und dadurch weitere Einblicke in die mechanistische Funktion von ARC40 gewinnen. Insgesamt wird dieses Projekt weitere Einblicke in den komplexen Prozess des Austritts männlicher Gameten geben.