Interaktionen zwischen Myxozoen und roten Blutkörperchen

Myxozoen sind mikroskopische, mit Quallen verwandte Parasiten, die für Krankheiten, die sie bei Wildfischen und in Aquakulturen verursachen können, bekannt sind. Einige Arten werden als emergente Krankheitserreger eingestuft, deren Ausbreitung oder Krankheitsschwere mit dem Klimawandel eng verknüpft ist. Trotz der offensichtlichen Notwendigkeit gibt es keine Behandlung oder Impfung gegen Myxozoen. Lösungen verzögern sich aufgrund der biologischen und molekularen Besonderheiten von Myxozoen und mangelndem Wissen über die Formen der Wirtsausbeutung. Wir haben Sphaerospora molnari, ein Myxozoon des Karpfens, als unser Forschungsmodell etabliert. Diese Art vermehrt sich im Blut und unsere vorläufigen Daten deuten darauf hin, dass S. molnari sich von roten Blutkörperchen ernährt. Unabhängig vom Ort der Sporenproduktion der Parasiten ist Anämie eine häufige Manifestation bei Frühinfektionen mit verschiedenen Myxozoen. Wir nehmen daher an, dass Myxozoen rote Blutkörperchen als wesentliche Energiequelle nutzen. Hämoglobinolyse erfordert die Aktivierung proteolytischer Enzyme, und wir vermuten, dass die Inaktivierung dieser Enzyme schädliche Auswirkungen auf die Parasitenentwicklung oder einen Wechsel zu alternativen Wirtsressourcen zur Folge haben würde. Wir gehen davon aus, dass Myxozoen unterschiedlich stark hämoglobinabhängig sind und Häm einen essentiellen, aber in hoher Konzentration toxischen Bestandteil des Hämoglobins, entgiften müssen. Unsere bisheringen Daten zeigen auch, dass rote Blutkörperchen in Fischen auf Parasiten reagieren und sich ihrer Ausbeutung widersetzen können, da sie unterschiedliche Immunfaktoren und Rezeptoren exprimieren. Wir werden Transkriptomik, Proteomik und biochemische Methoden verwenden, um die hämoglobinolytische Kaskade von Proteasen in S. molnari zu charakterisieren. Eine vergleichende Analyse wird zeigen, ob Hämoglobin eine universelle Wirtsproteinquelle ist und inwieweit der Häm-Biosyntheseweg in unterschiedlichen Myxozoen reduziert ist. Wir werden die Protease SmolCathL2 rekombinant herstellen und biochemisch charakterisieren, ihre Interaktionspartner bestimmen und sie mittels Immunfluoreszenz- und Immunogold-Techniken intrazellulär lokalisieren. In einem zweiten Schritt werden wir SmolCathL2 mithilfe von CrisprCAS9 ausschalten und den Effekt dieser Mutation auswerten. Abschließend werden wir die Gensignaturen von Erythrozyten vergleichen, die SmolCathL2-aktivierten und -inaktivierten S. molnari ausgesetzt waren. Das Projekt wird erste Wissensgrundlagen zur Hämatophagie von Myxozoen liefern sowie zur Wirt-Parasit-Interaktionen roter Blutkörperchen, und wird unser Verständnis der Wirtsausbeutung und gegenseitigen Anpassung erheblich verbessern, da moderne Ansätze und innovative Methoden zur Anwendung gelangen.