Actin-like proteins 3 and 5a in der Progression des Plasmodium-Lebenszyklus

• Antragsteller: Professor Ross Douglas, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 518746970

Die Aktinsuperfamilie besteht aus mehreren Mitgliedern, die unterschiedliche Funktionen haben, die von der Polymerisation über die Regulierung des Zytoskeletts, die Proteinfaltung, den Umbau des Chromatins bis zum Kohlenhydratstoffwechsel reichen. Trotz dieser vielfältigen Funktionen gibt es einen gemeinsamen Kern, die „Actin fold“, die als ATP-Bindungsstelle fungiert. Die einzigartigen Sequenzinsertionen außerhalb des gemeinsamen Kerns führen zu den spezifischen Rollen der einzelnen Mitglieder der Superfamilie. "Actin related proteins" (Arps) sind ein weiteres Mitglied dieser Superfamilie, die bekanntlich am Trafficking, der Verzweigung von Aktinfilamenten und dem Chromatin-Remodelling beteiligt sind. Innerhalb dieser Unterfamilie gibt es Arps, die nur in Apicomplexa vorkommen und daher als "actin-like proteins" (Alps) bezeichnet werden. In Anbetracht ihrer Einzigartigkeit und ihres Vorkommens in Apicomplexa sowie unserer eigenen vorläufigen Beweise stelle ich die Hypothese auf, dass Alps eine kritische Rolle in der Parasitenprogression bei verschiedenen Entwicklungsstadien spielen. Zudem enthalten diese Alps einzigartige Sequenzinsertionen, von denen wir annehmen, dass sie diese spezialisierten Funktionen vermitteln. Unsere Gruppe interessiert sich für den Beitrag dieser Alps in der Progression des Parasiten während des Malariaparasitenlebenszyklus. Hiermit beantrage ich die Untersuchung von Alp3 und 5a, um ihre Struktur-Funktions-Beziehungen mit verschiedenen Methoden und auf verschiedenen Skalen zu verstehen. Zunächst werden wir die übergreifenden Funktionen von Alp3 und 5a mit komplementären in vitro biochemischen und in vivo Genknockout-Ansätzen charakterisieren. Die Alps werden heterolog exprimiert mit dem Ziel, ihre Strukturen zu bestimmen, während die entsprechenden Gene im Parasiten ausgeschaltet werden und der anschließende Phänotyp in einem Maus-Mücke-Infektionsmodell vollständig charakterisiert wird (einschließlich transkriptomischer Methoden). Zweitens wird die subzelluläre Lokalisation der jeweiligen Proteine durch Markierung mit fluoreszierenden Proteinen untersucht. Diese markierten Proteine werden auch für Pull-Down-Experimente verwendet, um potenzielle Interaktionspartner zu identifizieren. Drittens, um die Struktur-Funktions-Beziehungen dieser Alps aufzuklären, beabsichtigen wir, Alp-Insertionen zu mutieren und die Folgen dieser Veränderungen biochemisch und in der Progression des Parasiten zu bewerten. Die vorgeschlagene Arbeit beinhaltet ein synergistisches Zusammenspiel zwischen den in vitro und in vivo Methoden, welche mechanistische Einblicke in die Funktion der Alps liefern werden. Solche Fortschritte werden ein besseres Verständnis über die Mitglieder der Aktin-Superfamilie ermöglichen, die trotz eines gemeinsamen strukturellen Kerns unterschiedlich funktionieren, und so werden unsere Ergebnisse ein wichtiges Licht auf die Evolution und Diversität der Aktine werfen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen