Wissenschaftler der Universität Bayreuth erforschen den Erreger der Afrikanischen Schlafkrankheit

Fortschritte in der Zell- und Molekularbiologie haben bereits zu tiefen Einblicken in die mannigfaltigen Wechselwirkungen zwischen Parasiten und ihren Wirten geführt.

Über die physikalischen Aspekte dieser meist ungewollten Liaison, z.B. die Fortbewegung von Parasiten als Mikroschwimmer im Blutstrom des Wirtstieres, ist hingegen noch deutlich weniger bekannt. Ein quantitatives Verständnis dieser Aspekte, z.B. welche internen Veränderung im Parasiten zu welchen Änderungen im Schwimmverhalten führen, ist besonders wichtig, um das Verhalten von Parasiten im Wirtskörper letztlich beurteilen oder gar verändern zu können. Durch Kombination moderner biologischer und physikalischer Methoden, z.B. die Nutzung der „Genschere“ und Einzelzell-Verfolgung in speziellen Mikrofluidik-Umgebungen, zielen Prof. Dr. Klaus Ersfeld, Professor der Molekularen Parasitologie, und Prof. Dr. Matthias Weiss, Lehrstuhlinhaber Experimentalphysik I an der Universität Bayreuth, darauf ab, ein Verständnis für den Antriebsmechanismus und die Verformbarkeit des Erregers der Afrikanischen Schlafkrankheit zu erforschen.

Ersfeld und Weiss beschäftigen sich in ihrer Forschung mit Trypanosoma brucei, dem Erreger der Afrikanischen Schlafkrankheit. Sie wird durch den Stich der Tsetse-Fliege auf Menschen und Tiere übertragen. Trypanosoma brucei ist ein einzelliger Parasit, der sich selbständig im Blutkreislauf des Wirts bewegen kann. Das Überleben dieses Erregers hängt entscheidend von der aktiven Bewegung und seiner Fähigkeit ab, in die Kapillaren des Blutkreislaufs seines Wirts zu gelangen. Das Verständnis des Antriebs und der Verformbarkeit des Parasiten ist daher enorm wichtig für die weitere Forschung.

Ersfeld und Weiss fokussieren ihre Forschung auf die „posttranslationalen Proteinmodifikationen“ (PTM), also auf Veränderungen von Proteinen, die nach der Synthese von Proteinen in den Zellen stattfinden. Sie regulieren so die mechanischen Eigenschaften von Mikrotubuli, das sind filamentöse Proteinkomplexe innerhalb der Trypanosomen, die formgebend und essentiell für die Fortbewegung des Parasiten sind. Ersfeld und Weiss stellen die Hypothese auf, dass PTM lebenswichtige Funktionen in Trypanosoma brucei beeinflussen, zum Beispiel ihre Fähigkeit, sich aktiv im Blut des Wirts zu bewegen. Durch Techniken wie Gen-Deletion, RNAi oder CrisprCas9 kann die DNA des Parasits manipuliert werden. Die nachfolgende Charakterisierung der physikalischen Konsequenzen dieser und anderer Veränderungen durch PTMs, z.B. für die Schwimmfähigkeit und Verformbarkeit der Erreger, steht im Mittelpunkt des Projekts der Bayreuther Professoren, das nun im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms „Physics of Parasitism“ gefördert wird. Die Bayreuther Forschung ist Teil dieses Programms, das von Prof. Dr. Markus Engstler, Lehrstuhlinhaber Zell- und Entwicklungsbiologie an der Universität Würzburg, koordiniert wird.