title: Bioinformatische und biochemische Suche und Identifizierung GPI-verankerter Proteine von Plasmodien, den Erregern der Malaria unter Nutzung einer konditional letalen Hefemutante
title: Bioinformatic and biochemical search and identification of GPI-anchored proteins of plasmodia, the causative agents of malaria, using a conditionally lethal yeast mutant
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Sauer, Lena Maria
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2023
Subjects: Malaria
GPI proteins
Medical sciences Medicine
Medizin
GPI Proteine
carbonic anhydrase
Carboanhydrase
yeast
Hefe

description: Die durch die Familie der Apicomplexa übertragene Parasitose Malaria stellt auch im 21. Jahrhundert noch immer eine der weltweit bedeutendsten und gefährlichsten Infektionskrankheiten dar. Der eukaryotische Parasit wird durch die, insbesondere in den tropischen und subtropischen Regionen der Erde weit verbreitete, Anophelesmücke übertragen. 
Die hierdurch ausgelöste Erkrankung variiert in Hinblick auf Verlauf und Ausprägung je nach zugrunde liegender Plasmodienspezies. 
Obwohl in den letzten Jahrzehnten die medikamentöse Therapie sowie eine verbesserte Transmissionsprophylaxe zu einem phasenweisen Rückgang der Infektionen und Todesfälle geführt haben, ist in den vergangenen Jahren eine deutliche Verlangsamung dieses Trends, zurückzuführen auf eine zunehmende Resistenzentwicklung gegen die gängigen Antiparasitika, zu beobachten. Insbesondere während der Covid-Pandemie kam es zu einer deutlichen Zunahme der Fallzahlen. Auch wenn mit RTS,S/AS01 (RTS,S) erstmals ein Impfstoff verfügbar zu sein scheint, ist die Suche nach neuen therapeutischen Zielen als Grundlage zur Entwicklung einer zusätzlichen Therapie weiterhin geboten.
Die Bindung von Oberflächenproteinen des Parasiten erfolgt zum überwiegenden Teil mittels eines Glycosylphosphatidylinositol-Ankers (GPI-Anker). Darüber hinaus stellen freie, nicht proteingebundene GPIs wichtige Pathogenitätsfaktoren der Malaria dar.
Die vorliegende Arbeit beschreibt die Suche nach weiteren, bisher noch unbekannten GPI-verankerten Proteinen in verschiedenen Plasmodienspezies.
Unter Zuhilfenahme von bioinformatischen Analysen wurden im Zuge dieser Untersuchungen zunächst die Proteome verschiedener Plasmodienspezies im Hinblick auf mögliche GPI-verankerte Proteine durchmustert. Genutzt wurde hierfür ein strukturell-deskriptiver Ansatz, der sich auf die für die GPI-verankerten Proteine als typisch anzusehende Verteilung von hydrophoben und hydrophilen Abschnitten stützt. Bei allen untersuchten Plasmodienarten konnten neue, statistisch signifikante Kandidaten identifiziert werden. 
Um den Wert der bioinformatischen Analyse zu untermauern, wurde ein bisher unbekanntes GPI-Kandidatenprotein, PF3D7_1140000, von P. falciparum für stringente molekularbiologische und biochemische Analysen ausgewählt, um so die in silico Analyse modellhaft zu validieren. 
Hierzu wurde eine konditional letale Hefemutante für weitere Untersuchungen hergestellt, um zu analysieren, ob das Plasmodien-Gen in der Hefe als GPI-Protein exprimiert wird. 
Des Weiteren konnte durch seine Expression in Hefe mit nachfolgenden Triton-X-114-Phasentrennungsexperimenten gezeigt werden, dass es sich bei PF3D7_1140000 tatsächlich um ein bisher unbekanntes GPI-verankertes Protein handelt. Es ist das erste bisher beschriebene GPI-gebundene Enzym in Plasmodien.