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18.12.09 Bewegung von Plasmodien detailliert aufgezeichnet
Erst anheften, dann abreißen und weitergleiten
Bewegungsmechanismus von Malariaerregern aufgeklärt
Wie gelangen einzellige Parasiten von der Speicheldrüse einer Mücke über die Haut des Menschen bis in dessen Blutzellen? Welche molekularen Mechanismen liegen dieser medizinisch sehr wichtigen Bewegung des Einzellers zugrunde? Eine Forschergruppe um Dr. Friedrich Frischknecht, Arbeitsgruppenleiter im Department für Infektiologie des Universitätsklinikums Heidelberg, hat das anfängliche Entwicklungsstadium des Malariaerregers mit neuartigen Mikroskopietechniken beobachtet und dabei herausgefunden, dass der Erreger ständig zwischen Phasen schnellen Gleitens und Phasen starker Anhaftung an die Umgebung wechselt. Das Zusammenspiel dieser beiden Prozesse erlaubt es dem Parasiten wahrscheinlich, seine Bewegung auf die Umgebung abzustimmen.
Abb. 1: Links: Malariaparasit (grün) auf einem elastischen Gel mit
Markerkügelchen in zwei Farben. Mitte: Die Markerkügelchen werden während der
Bewegung des Parasiten ausgelenkt, hier dargestellt durch rote Pfeile. Rechts:
Die gemessenen Zugkräfte werden farbig dargestellt. An der roten Stelle tritt
die größte Zugkraft auf.
Quelle: Department für Infektiologie, Universitätsklinikum Heidelberg
Wie funktioniert die Bewegungsmaschinerie der Malariaerreger?
Erreger der Malaria sind Plasmodien, kleine Parasiten, die durch einen Mückenstich vom Speichel der Mücke in den menschlichen Organismus gelangen. Dabei dringen sie mit zielgerichteten Eigenbewegungen von der Haut in die Blutbahn ein, und von dort in Leberzellen und anschließend in Blutkörperchen. Ein Plasmodium besteht aus einer einzigen Zelle, die an ihrer inneren Zellwand kleine Motoren (Myosin) hat, die über bewegliche Elemente (Aktin) mit der äußeren Zellwand verbunden sind. Dort befinden sich bestimmte Eiweißstrukturen (TRAP, thrombospondin-related anonymous protein), mit denen sich der Einzeller am Untergrund anheften kann. Die Bestandteile dieser für den Parasiten essentiellen Fortbewegungsmaschinerie sind also weitgehend bekannt, die räumliche und zeitliche Dynamik der einzelnen Komponenten ist jedoch noch unklar.
Die "Stick-Slip" (Klebe-Gleit) Methode
Unter speziellen Mikroskopen haben die Forscher beobachtet, wie sich die Sporozoiten über das Eiweiß TRAP an mehreren Stellen an den Untergrund anheften und ihren Körper dann mithilfe der kurzen Aktinfilamente über diese Anheftungspunkte hinweg schieben. "Der Parasit kann sich nach vorne strecken, aber mit seinem hinteren Ende noch festkleben - dadurch wird elastische Energie aufgebaut. In dem Moment, wo sich die hintere Anheftung löst, wird diese Energie freigesetzt, und der Sporozoit schnellt in einer Gleitbewegung nach vorne", erklärt Dr. Friedrich Frischknecht. Die Forscher nennen diesen Mechanismus die "Stick-Slip" Methode. Die Schnelligkeit der Bewegung wird dabei über den Ab- und Wiederaufbau der Anheftungsstellen reguliert, deren Existenz und Dynamik jetzt zum ersten Mal beschrieben wurde.
Quelle:
Plasmodium sporozoite motility is modulated by the turnover of discrete adhesion sites
S. Münter, et. al., Cell Host & Microbe 2009, DOI: 10.1016/j.chom.2009.11.007
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Bewegung von Plasmodien detailliert aufgezeichnet
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2009/dez/plasmodien.shtm)
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