Die molekulare Feinregulierung der Komplementevasion in den Blutstadien des humanpathogenen Malariaerregers Plasmodium falciparum

Reiß, Timo; Pradel, Gabriele (Thesis advisor); Pabst, Oliver (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2023)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2023

Kurzfassung

Das humane Komplementsystem ist ein essenzieller Bestandteil des angeborenen Immunsystems und stellt eine der ersten Verteidigungslinien gegenüber eindringende Pathogene wie dem Malariaerreger Plasmodium falciparum dar. Um sich vor einer Komplement-vermittelten Lyse zu schützen bindet P. falciparum den zentralen Regulator Faktor H (FH). Das Protein FHR-1, welches ebenfalls zur FH-Proteinfamilie gehört, besitzt unterschiedliche starke Homologien zu FH, aber keine regulatorische Domäne, weshalb es das Komplementsystem nicht inhibieren kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss von FHR-1 auf die Komplementevasion von P. falciparum untersucht. Zunächst wurde die Bindung von FHR-1 in den verschiedenen Stadien des asexuellen Blutzyklus anhand von indirekten Immunofluoreszenz-Assay (IFA)-Aufnahmen und Western-Blot-Analysen (WBA) nachgewiesen. Quantitative WBA und ELISA demonstrierten, dass eine Erhöhung der FHR-1-Konzentration zu einer verringerten FH-Bindung bei Schizonten (SZ) und Merozoiten (MZ) führt. Wurde ein FHR-1-defizientes Serum von Spendern mit einer FHR-3/FHR-1-Gendeletion verwendet konnte hingegen eine vermehrte FH-Bindung nachgewiesen werden. Damit einhergehend konnte gezeigt werden, dass die Inaktivierung von C3b abhängig von der FHR-1-Konzentration ist. Dies spiegelte sich auch in der Formierung des terminalen Komplement-Komplexes (TCC) wider, welche durch den Einsatz von FHR-1-defizientem Serum auf der Oberfläche von intraerythrozytären SZ verringert war. Mit Hilfe von Wachstumsassays konnte gezeigt werden, dass eine Supplementierung mit FHR-1 eine verringerte Überlebensfähigkeit des Parasiten während der asexuellen Replikationsphase zufolge hat, wohingegen FHR-1-defizientes Serum die Überlebensfähigkeit erhöht. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Einfluss von Plasminogen auf die Komplementevasion von P. falciparum untersucht. Die Bindung von Plasminogen durch die verschiedenen Stadien des asexuellen Blutzyklus wurde ebenfalls mit IFA-Aufnahmen und WBA dokumentiert. Die Bindung von Plasminogen durch die intraerythrozytäre Stadien führte zu einer intrinsischen Aktivierung von Plasminogen zu Plasmin, welches zumindest bei SZ C3b inaktivieren konnte. MZ waren hingegen auf eine Aktivierung durch den Plasminogenaktivator tPA angewiesen. Darüber hinaus führte die Bindung von Plasminogen oder Plasmin zu einer verringerten TCC-Bildung, welche anhand von quantitativen WBA und ELISA quantifiziert wurde. Zudem wurden Wachstumsassays durchgeführt die zeigten, dass Plasminogen zu einer erhöhten Überlebensrate führt. Mit MZ-Invasionassays konnte gezeigt werden, dass Plasminogen, aber nicht Plasmin die Invasionsrate von MZ steigert. Abschließend wurden putative Rezeptoren für FH und Plasminogen im Stadium des SZ mit Hilfe von Co-Immunpräzipitation und anschließender Massenspektrometrie identifiziert. Die Ergebnisse dieser Arbeit führen zu einem besseren Verständnis der Komplementevasion von P. falciparum und können als Ansatzpunkte für die Entwicklung neuer Medikamente genutzt werden.

Einrichtungen

• Fachgruppe Biologie [160000]
• Lehr- und Forschungsgebiet Zelluläre und Angewandte Infektionsbiologie [164020]