Molekulare Funktionen des murinen Guanylat-Bindenden Proteins (mGBP) 2 bei der Immunabwehr gegen Toxoplasma gondii

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Pfeffer
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten ; Immunologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 233613836

Interferon gamma (IFNgamma) ist ein proinflammatorisches Zytokin, das eine entscheidende Rolle bei der Eindämmung und Elimination von Infektionen spielt. Untersuchungen von Patienten mit genetischen Defekten, Mausmodellsysteme sowie in-vitro-Experimente haben gezeigt, dass IFNgamma ein essentielles Zytokin für die Immunabwehr des Wirtsorganismus darstellt, indem es eine wirksame Kontrolle von, insbesondere intrazellulären, Pathogenen gewährleistet. Die Stimulation des IFNgamma Rezeptors führt zu einer Aktivierung von Zellen, die hauptsächlich über den JAK/Stat Signalweg über eine massive transkriptionelle Antwort mediiert wird. Zu den besonders stark durch IFNgamma aktivierbaren Genen zählen die Guanylat-bindendem Proteine (GBPs), die zur Superfamilie der GTPasen gehören. GBPs spielen eine wichtige Rolle bei der Hemmung der Replikation von intrazellulären Parasiten, wie des weltweit verbreiteten Toxoplasma gondii. Die Wachstumsinhibition von T. gondii wird durch die Rekrutierung einer Reihe von GBPs an die Membran der parasitophoren Vakuole (PV), die Translokation in den PV-Raum und letztlich durch die Assoziation der GBP-Moleküle mit der Membran von T. gondii vermittelt. Mithilfe von biochemischen und Imaging (konfokale Mikroskopie / Multiparameter Fluorescence Image Spectroscopy) Techniken konnte gezeigt werden, dass murine GBPs (mGBPs) in mindestens zwei diskreten subzellulären Reservoirs lokalisiert sind. Die Proteine greifen die parasitophore Vakuolenmembran (PVM) in supramolekularen Komplexen an, wobei große, dicht gepackte Multimere mit bis zu mehreren tausend Monomeren entstehen. Die drastische mGBP Anreicherung führt zum Verlust der PVM Integrität, gefolgt von einem direkten Angriff von mGBP2 auf die Plasmamembran des Parasiten. Nun konnten wir neue Interaktionspartner von mGBP2 identifizieren: Cytoskeleton associated protein (Ckap4), Annexin A5 (AnxA5), Galectin 9 (Gal9) und Interferon Stimulated Gene 15 (ISG15). Diese Proteine werden an der PV von T. gondii vorgefunden. Die intramolekularen Voraussetzungen für die Interaktionen der PVM und des Parasiten mit mGBP2 sollen identifiziert und die Rollen sowie Effektorfunktionen von Ckap4, Anxa5, Gal9 und ISG15 untersucht werden. Darüber hinaus sollen neue Interaktionspartner von mGBP2 mit antiparasitären Funktionen identifiziert werden. Dieses Projekt wird wichtige molekulare Erkenntnisse in der GBP-vermittelten Zell-autonomen Immunität im Kampf gegen intrazelluläre Erreger schaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Daniel Degrandi