Was Malaria-Erreger schnell und flexibel macht

Plasmodium falciparum weist einen komplizierten Lebenszyklus auf, der verschiedene Entwicklungsstadien im Moskito und Menschen beinhaltet. Beim Stich durch eine infizierte Anopheles-Mücke gelangen die Erreger in den Menschen. Hier befallen sie Zellen in der Leber, in denen sie sich teilen, um danach wieder in die Blutbahn zu gelangen. Dort infizieren sie rote Blutkörperchen, in denen sie heranreifen. Die roten Blutkörperchen werden anschließend zerstört. Gleichzeitig bilden die Erreger Zellgifte, die für die charakteristischen Fieberschübe verantwortlich sind.

Um sich im Wirt fortzubewegen, ist P. falciparum auf die feine Regulation seines Zellskeletts angewiesen. Dieses besteht aus Aktin-Bausteinen, die sich zu Fäden, den Filamenten, zusammenlagern können. Die Länge der Filamente kann durch Regulatorproteine verändert werden. Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) untersuchten zwei Proteine, die den Auf- und Abbau der Aktin-Filamente regulieren: ADF1 und ADF2 (ADF steht für Aktin depolymerisierender Faktor). Beide Faktoren verhalten sich sehr unterschiedlich – obwohl sie eng miteinander verwandt sind: Während ADF1 nur die einzelnen Bausteine des Aktin-Zellskeletts bindet und sie für den Einbau in die Filamente vorbereitet, macht ADF2 genau das Gegenteil: Es zerteilt lange Aktin-Filamente.

Plasmodium gehört zur Familie der einzelligen Protozoen, die normalerweise nur ein einzelnes ADF besitzen, das Filamente schneidet. Zusätzlich sind die Aktin-Filamente des Erregers nur kurz, was ebenfalls ungewöhnlich ist.

Die Wissenschaftler entdeckten, dass das filamentschneidende ADF2-Protein eine Art molekulare Schaufel besitzt, die sie im Filament zwischen die einzelnen Bausteine schiebt. Die Folge: Das Filament wird destabilisiert und getrennt. ADF1 hingegen fehlt die Stelle, die benötigt wird, um Filamente zu binden. Vielmehr bindet und aktiviert das Protein die einzelnen Aktinbausteine und sorgt somit für einen konstanten Nachschub an Aktin, der in das wachsende Filament eingebaut werden kann.

Die ungewöhnliche Regulation des Zellskeletts des Malaria-Erregers könnte eine Anpassung an die beiden sehr unterschiedlichen Wirte Mensch und Moskito sein. Als Parasiten müssen Plasmodien ihr Zellskelett schnell verändern können, um sich fortzubewegen und Zellen zu infizieren. Die kurzen Filamente und die beiden verschiedenen ADFs scheinen hierbei eine wichtige Rolle zu spielen.

Das Wissen über die ungewöhnlichen Mechanismen im Malaria-Erreger könnte helfen, einen alternativen Ansatz für neue Medikamente oder Therapien zu entwickeln.

Quelle: Singh, B. K., et al.: J. Biol. Chem. 2011; 286(32): 28256-64.