Strukturelle Studien des Trypanosoma Brucei Proteins TbBILBO1

Trypanosomen sind einzellige Protisten der Klasse der Kinetoplastida, welche ein früher Zweig der eukaryotischen Linie ist. Als Eukaryoten teilen sie viele Merkmale in ihrer zellulären Organisation mit Säugerzellen und werden daher zunehmend als Modellorganismus zur Erfoschung fundamentaler biologischer Prozesse genutzt. Außerdem sind Trypanosomen obligate Parasiten und als solche verantwortlich für eine Vielzahl verheerender Krankheiten in Menschen und deren Viehbestand. Am besten untersucht und verstanden sind Afrikanische Trypanosomen (Trypanosoma brucei), welche innerhalb des Blutkreislaufs eines infizierten Wirtes leben. T. brucei besitzen eine hochspezialisierte Invagination der Plasmamembran, welche Flagellumtasche genannt (FT) wird. Diese FT ist absolut essentiell für die Aufnahme von Nährstoffen aus dem Blutstrom sowie die Umgehung der Immunabwehr des Wirtes. Die Biogenese der FT hängt von einer Elektronen-dichten Zytoskelettstruktur an ihrem Hals ab. Dieser sogenannte Flagellumtaschenkragen (FTK) hat bisher nur eine bekannte Proteinkomponente, TbBILBO1. Der Verlust von TbBILBO1 führt dazu, dass die FT nicht mehr dupliziert werden kann und zum Zelltod. Die Funktionsweise TbBILBO1s ist bisher unbekannt. Wir schlagen hochauflösende Strukturstudien an TbBILBO1 vor. Diese würden Erkenntnisse über TbBILBO1s biologische Funktion in vivo liefern und wären vielleicht zusätzlich ein zukünftiger Ausgangspunkt für das Entwickeln von Medikamenten. Wir haben im Speziellen vor, die Struktur TbBILBO1s mit atomarer Auflösung zu bestimmen, in vitro zu entschlüsseln wie sich TbBILBO1 am FTK zu einem oligomären Komplex zusammenfügt und zu analysieren, welche Faktoren für diesen Prozess in vivo benötigt werden.

Das Ziel des vorgeschlagenen Projekts war, die drei dimensionale Struktur eines wichtigen cytoskeletalen Proteins, genannt BILBO1, im Parasiten Trypanosoma brucei aufzuklären. Trypanosomen sind unizellulare Protisten der Klasse Kinetoplastida, ein früher Zweig der Eukaryoten Linie. Wie die meisten Eukarioten teilen sie viele Merkmale ihrer zellulären Organisation mit tierischen Zellen und werden immer öfter als Modell Systeme für die Forschung an fundamentalen biologischen Prozessen eingesetzt. Sie gelten auch als obligate Parasiten, die für eine Vielzahl an Lähmung verursachenden Krankheiten bei Menschen und Nutztieren verantwortlich sind. Afrikanische Trypanosomen (T. brucei) sind die am besten Erforschten und leben im Blutstrom eines infizierten Wirts. Für die Aufnahme von Nahrung aus dem Blutstrom und der Umgehung des Immunsystems des infizierten Wirts sind Sie vollkommen abhängig von einer Einstülpung ihrer Plasmamembran, die Flagellar Pocket (FP) genannt wird. Die Biogenesis der FP wird gesteuert von eine Elektronen reichen cytoskeletalen Struktur an ihrer Kopfseite. Diese sogenannte flagellar pocket collar (FPC) hat nur ein bekanntes Protein, nämlich BILBO1. Der Verlust von BILBO1, verursacht durch RNAi, verursacht ein Versagen der Duplikation und den Tod der Zelle. Der Mechanismus der Wirkung von BILBO1 ist zur Zeit noch unbekannt. Wir beabsichtigen, hochauflösende strukturelle Studien an T. brucei BILBO1 (TbBILBO1) durchzuführen, sowie die Mechanismen der Faltung und Zusammensetzung zu entschlüsseln und dadurch Erkenntnisse über die potentielle Regulation der biologischen Funktion zu gewinnen. Wir glauben, dass die dadurch gewonnen Erkenntnisse in der Zukunft auch einen Ansatzpunkt für die Entwicklung von Medikamenten liefern können.In den letzten fünf Jahren haben wir intensive strukturelle und funktionelle Analysen an TbBILBO1 durchgeführt, einschließlich NMR und der kristallinen Struktur der N terminalen Domaine von TbBILBO1, der Charakterisierung von TbBILBO1 in vivo, sowie in letzter Zeit vermehrte Forschungen dahingehend, wie TbBILBO1 mit neulich entdeckten FPC Proteinen kooperiert, um seine Funktion im FPC zu erfüllen. Unsere bisherige Arbeit hat uns bereits sehr dabei geholfen, die Architektur sowie die Zusammensetzung von TbBILBO1 besser zu verstehen und bietet eine Anleitung für potentielles Drug Design, zielgerichtet gegen einen Bereich der Oberfläche, sowie für die weitere Charakterisierung des FPC im Allgemeinen.