@phdthesis{Rupp2009,
  author    = {Rupp, Ingrid},
  title     = {Die Gametogenese des humanpathogenen Malariaerregers Plasmodium falciparum - eine Charakterisierung von daran beteiligten Proteasen sowie die Beschreibung und Funktionsanalyse von dabei auftretenden interzellul{\"a}ren Gametenfilamenten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-47830},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Malaria stellt mit einer Mortalit{\"a}t von {\"u}ber einer Million Menschen pro Jahr die bedeutsamste Tropenkrankheit f{\"u}r den Menschen dar. Wachsende Resistenzen der Malariaerreger gegen{\"u}ber den verf{\"u}gbaren Medikamenten erh{\"o}hen mehr denn je den Druck, neue Therapiem{\"o}glichkeiten sowie einen Impfstoff gegen diese Krankheit zu entwickeln. Eine Unterbrechung des sexuellen Fortpflanzungszyklus im Laufe der Transmission von Mensch zu Stechm{\"u}cke w{\"u}rde zu einem Verbreitungsstopp des Erregers f{\"u}hren. Sowohl die Identifizierung von molekularen Wechselwirkungen als auch die Erforschung von an Fertilisationsereignissen beteiligten Prozessen sind wichtige Schritte, um die Sexualphase des Erregers aufzukl{\"a}ren und neue Angriffspunkte f{\"u}r Medikamente oder Vakzine zu entwickeln. Dem Genom von P. falciparum konnten 92 putative Proteasen zugeordnet werden, von denen nur ein geringer Bruchteil charakterisiert worden ist. Unter Anwendung von Protease-Inhibitoren konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die Exflagellation der m{\"a}nnlichen Gameten die Beteiligung von Proteasen verschiedener Kategorien ben{\"o}tigt. Die Ergebnisse belegten, dass die Aktivit{\"a}t von zwei oder mehr Serinproteasen, von Falcipain-{\"a}hnlichen Cysteinproteasen, von nicht-Thermolysin-{\"a}hnlichen Zink-Metalloproteasen und von Aspartatproteasen f{\"u}r den erfolgreichen Abschluss der m{\"a}nnlichen Gametogenese eine wichtige Voraussetzung ist. Die Lokalisation des Cysteinproteasen- und Falcipain-hemmenden Inhibitors bADA konnte erstmals im Zytosol von Sexualstadien nachgewiesen werden. In dieser Arbeit wurden zus{\"a}tzlich die Proteasen Calpain, DPAP2, GPI8, Metacaspase 2, Plasmepsin 6 und PfSub3 n{\"a}her untersucht. RT-PCR-Analysen konnten die Transkription der sechs ausgesuchten Proteasen in gemischten asexuellen Parasiten sowie zum Großteil in Gametozyten, Gameten und Zygoten belegen. Die Transformation von asexuellen Parasiten mit entsprechenden knockout-Konstrukten deckte f{\"u}r Metacaspase 2 und PfSub3 auf, dass sie im asexuellen Vermehrungszyklus nicht essentiell und die entsprechenden Genloci f{\"u}r Rekombinationsereignisse zug{\"a}nglich sind. Die Ergebnisse der {\"u}brigen Transformationen deuteten darauf hin, dass Calpain essentiell im asexuellen Vermehrungszyklus und dass der Genlocus von Plasmepsin 6 f{\"u}r Rekombinationsereignisse unzug{\"a}nglich ist. Proteinexpressionsstudien anhand von Western-Blot-Analysen und Immunfluoreszenzstudien f{\"u}r PfSub3 konnten Hinweise darauf liefern, dass diese Serinprotease in asexuellen Parasiten, nicht-aktivierten sowie aktivierten Sexualstadien exprimiert wird. Aufgrund der in dieser Arbeit generierten Ergebnisse konnten im Laufe der Gametogenese auftretende Gametenfilamente morphologisch beschrieben sowie Hinweise auf ihre m{\"o}gliche Funktion erlangt werden. Durch die Anwendung von Immunfluoreszenzstudien, rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen sowie die Analyse lebender Gameten konnte gezeigt werden, dass die bis zu 180 µm langen Filamente am Ende geschlossen sind und einen Durchmesser von ca. 200 nm aufweisen. Die tubul{\"a}ren Zellausl{\"a}ufer konnten weiterhin als verzweigte sowie nicht-verzweigte Ausl{\"a}ufer der parasit{\"a}ren Plasmamembran dargestellt werden, die mit Zytoplasma gef{\"u}llt sind. Es konnte belegt werden, dass die Aktin-assoziierten Filamente in periodischen Abst{\"a}nden von beulenartigen Ausw{\"o}lbungen unterbrochen werden und dass sie in rasterelektronenmikroskopischen Analysen ein perlschnurartiges Erscheinungsbild aufweisen. Weiterhin wurde dokumentiert, dass die Zellausl{\"a}ufer mit typischen sexualstadienspezifischen Proteinen wie Pfs25, Pfs230, Pfs48/45 und PfCCp4 assoziiert vorliegen, wobei das Fehlen einzelner dieser Proteine jedoch nicht das Ausbilden der Gametenfilamente verhinderte. Als typisches Charakteristikum der Filamente konnte ihre Eigenschaft beschrieben werden, mehrere Makrogameten und zum Teil Gametozyten in einem Zellkluster miteinander netzartig zu verbinden, wobei bis zu neun Filamente von einem Makrogameten ausgehend beobachtet werden konnten. Die Gametenfilamente zeigten ebenfalls die F{\"a}higkeit, an umliegende nicht-infizierte Erythrozyten sowie mit asexuellen Parasiten infizierte Erythrozyten zu adh{\"a}rieren. Die Filamente waren bereits f{\"u}nf Minuten nach der Aktivierung der Gametozyten und im Laufe der Gametogenese bei 33 bis 73 \% der Zellen nachweisbar. Die Gametenfilamente blieben bis zu 12 Stunden nach Aktivierung der Gametozyten mit der Zelloberfl{\"a}che verbunden. Der aktive Einzug eines Zellfilaments sowie die Bildung der Gametenfilamente im Mitteldarm der Stechm{\"u}cke konnte ebenfalls demonstriert werden. Die in dieser Arbeit dargestellten Ergebnisse lieferten unter anderem den Grundbaustein einer formulierten Funktionshypothese f{\"u}r diese Gametenfilamente. Es wird angenommen, dass die Filamente aufgrund ihrer adh{\"a}siven Eigenschaften im Laufe der Befruchtung von Plasmodium im Mitteldarm der Stechm{\"u}cke auftreten. M{\"o}glicherweise bedienen sich vitale Gameten dieser Strukturen, um andere Sexualstadien zu finden und sie zu verbinden.},
  subject      = {Plasmodium falciparum},
  language  = {de}
}