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Nummer: 2018/83 vom 13.07.2018

Warum aus eins nicht nur zwei, sondern deutlich mehr werden

Dr. Julien Guizetti, Arbeitsgruppenleiter am Heidelberger Zentrum für Integrative Infektionsforschung (CIID).
Foto: Universitätsklinikum Heidelberg

Heidelberger Malariaforscher Dr. Julien Guizetti erhält begehrte Förderung der "Human Frontier Science Program Organization" mit 240.000 Euro / Rasante Zellteilung der Malaria-Erreger bisher noch kaum verstanden


Die im Tierreich gängigen Regeln der Zellteilung gelten offensichtlich nicht für den Malaria-Erreger Plasmodium falciparum: Während beispielsweise eine menschliche Zelle rund 24 Stunden für eine Teilung braucht, bildet der Parasit, nachdem er eine Blutzelle infiziert hat, in 48 Stunden und innerhalb eines Zellzyklus um die 26 Abkömmlinge. Wie Plasmodium das bewerkstelligt, will nun eine neue Forschungsgruppe am Zentrum für Integrative Infektionsforschung (CIID) der Medizinischen Fakultät und des Universitätsklinikums Heidelberg klären. "Diese rasante Vermehrung der Parasiten in den Blutzellen ist essentiell für den Schweregrad der Symptome. Trotzdem ist über die Mechanismen der Zellteilung quasi noch nichts bekannt", erklärt Arbeitsgruppenleiter Dr. Julien Guizetti. "Dabei könnte dieses Wissen bei der Bekämpfung der Malaria sehr nützlich sein." Das sahen auch die Juroren im hochkompetitiven Wettbewerb um eine Förderung durch das "Human Frontier Science Program" so: Das Heidelberger Projekt setzte sich gegen 57 Mitbewerber um den HFSP-Career Development Award durch und wird in den kommenden drei Jahren mit 240.000 Euro unterstützt. 

 

Zellteilung des Malaria-Parasiten - es sind noch viele Fragen offen

 

"Zellteilung ist ein alter Hut", mag jeder denken, der in der Schule ein wenig im Biologieunterricht aufgepasst hat. Das Konzept ist klar: Zuerst muss die Erbinformation eins zu eins verdoppelt, fehlerfrei getrennt und auf zwei neue Zellkerne aufgeteilt werden, dann erfolgt die eigentliche Teilung in zwei Tochterzellen - aus eins mach zwei und so weiter. Welche Proteine und Zellstrukturen dabei wann eine Rolle spielen, ist sehr gut erforscht. Der Malaria-Erreger dagegen macht aus eins in einem Schritt ungefähr 26 - es können auch mehr oder weniger sein. Ohne offensichtlich einheitliches Teilungssignal und daher ohne Synchronisierung wie bei anderen Zellen werden zunächst alle neuen Zellkerne angelegt, erst danach bilden sich gleichzeitig die Tochterzellen. "Es muss wohl ein Signal geben, das nach einer bestimmten Zeit die finale Teilung der Kerne einleitet, die dann in neue Zellen verpackt werden. Hier wollen wir ansetzen", so Guizetti, der an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich zur Zellteilung von menschlichen Zellen promovierte.

 

Das Organisationszentrum des Zellskeletts im Fokus des Interesses

 

Dabei interessiert er sich besonders für das Zellskelett, bestehend aus einer Anordnung hauchfeiner Proteinröhrchen, den Mikrotubuli. Während der Teilung wird dieses Schienen- und Stützsystem der Zelle ausgehend vom sogenannten Zentrosom, dem Organisationszentrum für die Mikrotubuli, so umorganisiert, dass Trennung und Aufteilung der verdoppelten Erbinformation zuverlässig ablaufen können. "Das Zentrosom ist Hauptregulator, Taktgeber und "Maschine" der Zellteilung. In den kommenden drei Jahren wollen wir daher herausfinden, welche Faktoren und Proteine die Funktion der Zentrosome steuern und eben auch, wie man sie am besten stören oder blockieren kann", sagt der Wissenschaftler. Um Dynamik und Verhalten verschiedener in die Zellteilung involvierter Proteine zu analysieren, nutzt das Team hochauflösende Super-Resolution-, Lebendzell- und Elektronenmikroskopie in Kombination mit modernen molekulargenetischen Methoden. "Wir hoffen durch die Kombination dieser Verfahren, die Vorgänge und zelluläre Strukturen während der Zellteilung von Plasmodium in bisher nicht erreichter Genauigkeit und Auflösung darstellen und aufklären zu können."

 

Fakten zur Malaria

 

Nach Angaben der WHO erkrankten im Jahr 2015 rund 210 Millionen Menschen an Malaria, circa 430.000 starben daran. Betroffen sind vor allem Länder der Tropen und Subtropen, insbesondere afrikanische Staaten südlich der Sahara. Die Erreger, einzellige Parasiten der Gattung Plasmodium, werden von Stechmücken übertragen und befallen als erstes Leberzellen. Bereits dort teilen sie sich mit rasanter Geschwindigkeit: Innerhalb von 15 Stunden entstehen bis zu 30.000 neue Erreger. Gleichzeitig entwickeln sie sich zu einer aggressiven Form weiter, die in rote Blutzellen eindringt, sich dort - wie beschrieben - nochmals vermehrt und dadurch die Blutzellen zerstört. Dies verursacht die häufig lebensgefährlichen Symptome der Malaria: Fieber und Blutarmut bis hin zu Organversagen. Es wurden zwar inzwischen zahlreiche Medikamente zur Bekämpfung der Parasiten im Körper entwickelt, doch meistens entwickeln sich früher oder später Resistenzen. Impfstoffe sind in der Entwicklung, zur Zeit aber noch nicht auf dem Markt.

 

Human Frontier Science Program Organization

 

Die Human Frontier Science Program Organization (HFSPO) ist ein internationaler Verbund zur Förderung der Grundlagenforschung zu komplexen Mechanismen lebender Organismen. Die geförderten Themen reichen von molekularen Fragestellungen bis hin zur Interaktion zwischen den Organismen. Gewünscht sind interdisziplinäre und internationale Kooperationen an den Überschneidungsgebieten der einzelnen Wissenschaftsgebiete.

 

Internet:

https://www.klinikum.uni-heidelberg.de/Projects.143074.0.html

 

Kontakt:

 

Dr. Julien Guizetti
Abteilung für Parasitologie
Centre for Infectious Diseases (CIID)

Universitätsklinikum Heidelberg 
Tel.: 06221 56-7877
E-Mail: Julien.Guizetti@med.uni-heidelberg.de


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