News: Türklinke für Malaria
Parasiten sind einfallsreich, wenn es um Mittel und Wege geht, mit denen sie in den Wirt gelangen. Jetzt musste der Malariaerreger einen bisher geheim gehaltenen Trick preisgeben.
© (Ausschnitt)
Europa und die nördlichen gemäßigten Breiten sind eine eher ungeeignete Wohngegend – zumindest für Plasmodium falciparum, den Erreger der Malaria tropica. Denn der kühle Norden bietet dem einzelligen Parasiten heutzutage keine Heimstatt mehr. Im feuchtwarmen Süden der Erdkugel hat er dafür umso besser Fuß gefasst: Mehr als 300 Millionen Menschen erkranken jährlich in den Tropen und Subtropen an Malaria, und rund eine Million stirbt daran.
Der Erreger wird beim Stich der Anophelesmücke übertragen. Im Blut des Menschen angelangt, nistet sich P. falciparum zunächst in der Leber ein, teilt sich dort und kehrt in der Form zahlreicher Merozoiten wieder in den Blutstrom zurück. Diese dringen in die roten Blutkörperchen ein, wo sie sich massenhaft vermehren und durch die Zerstörung der Zellen wieder ins Blut zurück gelangen; dabei kommt es zu den charakteristischen Fieberschüben. Ohne Behandlung sterben rund 30 Prozent der Infizierten.
Die Therapie dieser Tropenkrankheit stößt aber an Grenzen: Die Parasiten werden resistent gegen die gängigen Medikamente. Darum versuchen die Wissenschaftler, die molekularbiologischen Prozesse des Parasiten zu entschlüsseln, um den kleinen Eindringlingen mit neuen, effektiveren Waffen gegenübertreten zu können. Kasturi Haldar von der Feinberg School of Medicine an der Northwestern University und seine Kollegen nahmen deshalb genauer unter die Lupe, wie P. falciparum überhaupt in die roten Blutkörperchen hineinkommt.
Die Forscher vermuteten, dass bestimmte Oberflächenmoleküle dabei wie eine Türklinke für die Parasiten wirken. Auf Säugetierzellen ist eine gut bekannte Gruppe von Eiweißen, die G-Proteine, weit verbreitet. Diese sind eine Art Vermittler: Sie nehmen über die an sie gekoppelten Rezeptoren – Proteine, die als Antenne fungieren – Informationen von zahlreichen verschiedenen Substanzen wie Hormonen und anderen Botenstoffen auf und übersetzen diese für die Zelle. Die reagiert dann, indem sie die entsprechenden Stoffwechselprozesse in Gang setzt. G-Proteine gibt es auch auf roten Blutkörperchen – welche Funktion sie auf den kernlosen Erythrozyten übernehmen, weiß aber niemand so genau.
Auffallend viele G-Proteine, an die bestimmte Rezeptoren gekoppelt sind, finden sich nun in der Membran der Bläschen, in denen P. falciparum in den roten Blutkörperchen eingeschlossen ist. Um zu überprüfen, ob diese Eiweißkomplexe dem Parasiten die Tür ins Zellinnere öffnen, mischte das Team um Haldar Erythrozyten mit P. falciparum. Dann gaben sie Proteine dazu, welche die Kommunikation zwischen Rezeptor und G-Protein unterbinden.
Der Erfolg war überwältigend: Nur noch 13 Prozent der Einzeller gelang es, in die Blutzellen einzudringen. Eine vergleichbare Wirkung zeigte im Tierversuch der Betablocker Propanolol. Dieser besetzt die so genannten Beta-Rezeptoren und unterbindet dadurch die Signalübertragung. Injizierten die Wissenschaftler Mäusen das Medikament, so sank die Infektionsrate die Tiere um bis zu 50 Prozent.
Demnach benutzen die Malariaerreger tatsächlich die Beta-Rezeptoren als eine Art Klingelknopf, mit dem sie sich ankündigen. Auf dieses Signal hin setzen dann die an die Rezeptoren gekoppelten G-Proteine in den Erythrozyten Prozesse in Gang, welche die Aufnahme der Parasiten in die Zelle ermöglichen – und öffnen so dem Eindringling die Tür.
Der Erreger wird beim Stich der Anophelesmücke übertragen. Im Blut des Menschen angelangt, nistet sich P. falciparum zunächst in der Leber ein, teilt sich dort und kehrt in der Form zahlreicher Merozoiten wieder in den Blutstrom zurück. Diese dringen in die roten Blutkörperchen ein, wo sie sich massenhaft vermehren und durch die Zerstörung der Zellen wieder ins Blut zurück gelangen; dabei kommt es zu den charakteristischen Fieberschüben. Ohne Behandlung sterben rund 30 Prozent der Infizierten.
Die Therapie dieser Tropenkrankheit stößt aber an Grenzen: Die Parasiten werden resistent gegen die gängigen Medikamente. Darum versuchen die Wissenschaftler, die molekularbiologischen Prozesse des Parasiten zu entschlüsseln, um den kleinen Eindringlingen mit neuen, effektiveren Waffen gegenübertreten zu können. Kasturi Haldar von der Feinberg School of Medicine an der Northwestern University und seine Kollegen nahmen deshalb genauer unter die Lupe, wie P. falciparum überhaupt in die roten Blutkörperchen hineinkommt.
Die Forscher vermuteten, dass bestimmte Oberflächenmoleküle dabei wie eine Türklinke für die Parasiten wirken. Auf Säugetierzellen ist eine gut bekannte Gruppe von Eiweißen, die G-Proteine, weit verbreitet. Diese sind eine Art Vermittler: Sie nehmen über die an sie gekoppelten Rezeptoren – Proteine, die als Antenne fungieren – Informationen von zahlreichen verschiedenen Substanzen wie Hormonen und anderen Botenstoffen auf und übersetzen diese für die Zelle. Die reagiert dann, indem sie die entsprechenden Stoffwechselprozesse in Gang setzt. G-Proteine gibt es auch auf roten Blutkörperchen – welche Funktion sie auf den kernlosen Erythrozyten übernehmen, weiß aber niemand so genau.
Auffallend viele G-Proteine, an die bestimmte Rezeptoren gekoppelt sind, finden sich nun in der Membran der Bläschen, in denen P. falciparum in den roten Blutkörperchen eingeschlossen ist. Um zu überprüfen, ob diese Eiweißkomplexe dem Parasiten die Tür ins Zellinnere öffnen, mischte das Team um Haldar Erythrozyten mit P. falciparum. Dann gaben sie Proteine dazu, welche die Kommunikation zwischen Rezeptor und G-Protein unterbinden.
Der Erfolg war überwältigend: Nur noch 13 Prozent der Einzeller gelang es, in die Blutzellen einzudringen. Eine vergleichbare Wirkung zeigte im Tierversuch der Betablocker Propanolol. Dieser besetzt die so genannten Beta-Rezeptoren und unterbindet dadurch die Signalübertragung. Injizierten die Wissenschaftler Mäusen das Medikament, so sank die Infektionsrate die Tiere um bis zu 50 Prozent.
Demnach benutzen die Malariaerreger tatsächlich die Beta-Rezeptoren als eine Art Klingelknopf, mit dem sie sich ankündigen. Auf dieses Signal hin setzen dann die an die Rezeptoren gekoppelten G-Proteine in den Erythrozyten Prozesse in Gang, welche die Aufnahme der Parasiten in die Zelle ermöglichen – und öffnen so dem Eindringling die Tür.
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