Am BNITM hat sich das Team um Dr. Tobias Spielmann, Leiter der Arbeitsgruppe Malaria-Zellbiologie, zusammen mit der Forschungsgruppe Integrative Parasitologie um Dr. Rich\u00e1rd B\u00e1rtfai von der Radboud-Universit\u00e4t Nijmegen die Eiwei\u00dfkomplexe AP-1, AP-3 und AP-4 (Adapterproteine) angeschaut. Sie haben herausgefunden, dass AP-1, AP-3 und AP-4 eine entscheidende Rolle beim \u00dcberleben des Malaria-Parasiten spielen.<\/p>\n
Wie Proteine im Malaria-Parasiten verteilt werden, war bisher wenig verstanden. Die Forschenden konnten nun zeigen: Die Adapter sorgen daf\u00fcr, dass Proteine in der Zelle an den richtigen Ort gelangen. Beim Malaria-Erreger ist dieser Transportprozess besonders wichtig, da er sowohl f\u00fcr das Eindringen in Wirtszellen als auch f\u00fcr das Wachstum im Inneren der Zellen ben\u00f6tigt wird.<\/p>\n
Parasiten nutzen uralte Zellmechanismen<\/p>\n
Bemerkenswerterweise \u00e4hnelt der Aufbau dieser Transportmechanismen in Malaria-Parasiten denen anderer Lebewesen, obwohl sich die Organismen im Laufe der Evolution stark voneinander entfernt haben. Gleichzeitig weist das System auch ungew\u00f6hnliche Besonderheiten auf, die bisher unbekannt waren. \u201eMithilfe modernster Bildgebungs- und Proteinanalysen haben wir festgestellt, dass diese Adaptersysteme \u00e4hnlich wie Logistikzentren funktionieren und unerwartet viele Gemeinsamkeiten mit \u00e4hnlichen Prozessen in menschlichen Zellen aufweisen\u201c, so Spielmann.<\/p>\n
Prof. Markus Mei\u00dfner, Leiter des Lehrstuhls f\u00fcr Experimentelle Parasitologie an der LMU, und sein Team identifizierten einen neuen Transportweg im Parasiten Toxoplasma gondii. Sie untersuchten ein bisher kaum verstandenes Parasiten-Gen. Es kodiert das Eiwei\u00df Tepsin, das eng mit dem Adapterprotein AP-4 zusammenarbeitet und daf\u00fcr sorgt, dass kleine Bl\u00e4schen, sogenannte Vesikel, innerhalb des Parasiten an ihren Bestimmungsort gelangen. Interessant ist, dass dabei auch das Strukturprotein Clathrin eine Rolle spielt.<\/p>\n
Bei Tieren funktioniert dieser Mechanismus anders: Dort arbeitet der Adapterkomplex AP-4 ohne Clathrin. Pflanzen hingegen nutzen Clathrin aktiv, um Vesikel zu bilden. Genau diesen Mechanismus verwendet auch Toxoplasma gondii. Wie die Studie aus dem Spielmann-Labor zeigt, findet sich dieser Mechanismus auch im Malaria-Parasiten. Diese Entdeckung zeigt, dass Toxoplasma gondii und Malaria-Parasiten im Laufe der Evolution ein hochspezialisiertes, aber dennoch konserviertes Transportsystem entwickelt haben: \u201eUnsere Ergebnisse zeigen, dass diese Parasiten einen sehr alten Transportmechanismus beibehalten haben, der an ihre einzigartige Biologie angepasst ist\u201c, erkl\u00e4rt Mei\u00dfner.<\/p>\n
Neue Therapien denken<\/p>\n
Dar\u00fcber hinaus entdeckte die Gruppe um Dr. Simon Gras an der LMU M\u00fcnchen, dass Toxoplasma w\u00e4hrend seines Wachstums und seiner Teilung st\u00e4ndig Teile seiner Au\u00dfenmembran recycelt. \u201eWir waren erstaunt, wie dynamisch dieser Prozess ist\u201c, sagt Gras. \u201eEs ist ein brillantes Beispiel daf\u00fcr, wie die Evolution alte zellul\u00e4re Tricks wiederverwendet, um neue Herausforderungen zu l\u00f6sen.\u201c<\/p>\n
Die Ergebnisse der Forschungsgruppen aus Hamburg und M\u00fcnchen er\u00f6ffnen neue Perspektiven auf die grundlegende Zellbiologie der sogenannten apicomplexen Parasiten, zu denen die Malaria- und Toxoplasmose-Parasiten geh\u00f6ren. Die Arbeiten heben sowohl gemeinsame als auch einzigartige biologische Merkmale verschiedener Arten hervor und k\u00f6nnten langfristig dazu beitragen, neue Angriffspunkte f\u00fcr Therapien gegen Malaria und Toxoplasmose zu finden.<\/p>\n
Zwei Krankheiten mit Bedeutung<\/p>\n
Malaria und Toxoplasmose z\u00e4hlen zu den weltweit bedeutendsten Infektionskrankheiten. Zwar gibt es Medikamente gegen Malaria und Toxoplasmose, doch sie wirken nicht in allen Krankheitsstadien, k\u00f6nnen Nebenwirkungen haben und verlieren teils durch Resistenzen an Wirksamkeit. Neue Wirkstoffe werden ben\u00f6tigt, um die Erreger dauerhaft und gezielt bek\u00e4mpfen zu k\u00f6nnen. Ein besseres Verst\u00e4ndnis der zellbiologischen Prozesse ist entscheidend, um neue Ansatzpunkte f\u00fcr Therapien und Impfstoffe zu entwickeln.<\/p>\n
Malaria und Toxoplasmose werden durch apicomplexe Parasiten verursacht. Dies sind einzellige Erreger, die sich nur innerhalb von Wirtszellen vermehren k\u00f6nnen. Malaria entsteht, wenn Parasiten der Gattung Plasmodium durch den Stich infizierter Anopheles-M\u00fccken in den menschlichen Blutkreislauf gelangen. Sie l\u00f6sen hohes Fieber, Sch\u00fcttelfrost und bei schweren Verl\u00e4ufen lebensbedrohliche Organsch\u00e4den aus.<\/p>\n
J\u00e4hrlich erkranken laut WHO \u00fcber 240 Millionen Menschen an Malaria. Mehr als 600.000 sterben an den Folgen, vor allem Kinder in Afrika s\u00fcdlich der Sahara. Toxoplasmose, ausgel\u00f6st durch den Parasiten Toxoplasma gondii, betrifft weltweit rund ein Drittel der Bev\u00f6lkerung. Die Infektion verl\u00e4uft meist unbemerkt, kann aber bei Schwangeren und immungeschw\u00e4chten Personen schwere Komplikationen verursachen.<\/p>\n