@phdthesis{Dude2009,
  author    = {Dude, Marie-Adrienne},
  title     = {Die Expression der Multiadh{\"a}sionsdom{\"a}nenproteine PfCCp5 und PfFNPA in Plasmodium falciparum und Cysteinprotease-Inhibitoren als potentielle Wirkstoffe gegen Malaria},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-45863},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Der Erreger der Malaria tropica, Plasmodium falciparum, ist f{\"u}r eine j{\"a}hrliche Todesrate von {\"u}ber einer Million Menschen verantwortlich. Rasch zunehmende Erregerresistenzen gegen g{\"a}ngige Antimalariamedikamente und das Fehlen eines Impfstoffes machen die Suche nach neuen therapeutischen Ans{\"a}tzen und Medikamenten unerl{\"a}sslich. Sexualstadienspezifische Oberfl{\"a}chenproteine des Parasiten sind attraktive Zielstrukturen f{\"u}r die Entwicklung von TBV, welche eine Entwicklung von P. falciparum in der M{\"u}cke unterbrechen. Die Suche nach multiplen tier- oder bakterien{\"a}hnlichen, extrazellul{\"a}ren Adh{\"a}sionsdom{\"a}nen im Genom von P. falciparum f{\"u}hrte zur Identifizierung einer Familie von sechs Proteinen mit hochkonservierten Adh{\"a}sionsmodulen, die vermutlich an Parasit-Parasit- oder Parasit-Wirtsinteraktionen beteiligt sind, was sie zu potentiellen Kandidaten f{\"u}r Komponenten von TBV macht. Aufgrund ihrer gemeinsamen LCCL-Dom{\"a}ne wurden diese Proteine PfCCp1 bis PfCCp5 sowie PfFNPA benannt. PfFNPA besitzt keine LCCL-Dom{\"a}ne, es ist jedoch {\"a}hnlich aufgebaut wie PfCCp5 und wurde daher mit in die PfCCp-Familie integriert. Die in der parasitophoren Vakuole reifer Gametozyten lokalisierenden PfCCp1- bis PfCCp3-Proteine werden w{\"a}hrend der Gametogenese teilweise freigesetzt und umgeben matrix{\"a}hnlich entstehende Exflagellationszentren. In PfCCp2- und PfCCp3-defizienten Parasiten ist die Wanderung der Sporozoiten aus den Mitteldarmoozysten in die Speicheldr{\"u}sen der M{\"u}cke blockiert. Sexualstadien-spezifische Expression und eine wichtige Funktion bei der Entwicklung des Erregers in der M{\"u}cke sind die Hauptkriterien f{\"u}r potentielle TBV-Kandidaten. Diese viel versprechenden Daten waren Anlass, in der vorliegenden Arbeit, die bisher nur hypothetischen PfCCp5- und PfFNPA-Proteine genauer zu untersuchen. Expressionsstudien von PfCCp5 und PfFNPA mittels RT-PCR, Western-Blot-, Immunfluoreszenz- und Transmissionselektronenmikroskopischen-Analysen zeigten, dass sie sowohl plasmamembranassoziiert in der parasitophoren Vakuole als auch intrazellul{\"a}r in reifen Gametozyten exprimiert werden. Beide Proteine sind in Gameto-zyten ab dem Stadium II detektierbar und weisen in unreifen Gametozyten ein punktiertes Expressionsmuster auf. In reifen Gametozyten konzentriert sich ihre Expression dagegen v. a. auf die Zellpole. Ferner werden PfCCp5 und PfFNPA auf der Oberfl{\"a}che von Makrogameten, jedoch nicht in Mikrogameten und Ookineten exprimiert. Zus{\"a}tzlich wird PfCCp5 in einem Teil reifer Schizonten eines gametozyten-bildenden Parasiten-Stammes exprimiert. Durch Integration eines Komplementations-Konstukts in die 3-untranslatierte Region von PfCCp5 bzw. PfFNPA konnte gezeigt werden, dass beide Gene genetisch manipulierbar sind. Mit PfCCp5- bzw. PfFNPA-KO-Konstrukten transfizierte WT-Parasiten wachsen nach erfolgter positiver Selektion jedoch nicht mehr. Diese Daten lassen vermuten, dass PfCCp5 und PfFNPA eine essentielle Funktion in den Blutstadien bzw. bei Gametozytenbildung haben. Zur weiteren Analyse von PfFNPA wurde ein verk{\"u}rztes Protein durch Integration eines weiteren PfFNPA-KO-Konstrukts in den Locus von WT-Parasiten generiert. Erste Analysen des PfFNPA-KO-Ph{\"a}notyps deuten darauf hin, dass durch die Ausschaltung der 3'-Region des Gens das Protein nicht mehr korrekt exprimiert wird, obwohl keine morphologischen Ver{\"a}nderungen der Blutstadien des Parasiten feststellbar sind. Außerdem werden PfCCp5 und PfFNPA ko-abh{\"a}ngig in PfCCp1-, PfCCp2- und PfCCp3-KO-Gametozyten exprimiert. Ko-Immunpr{\"a}zipitationsstudien zeigten, dass beide Proteine mit den anderen PfCCp-Mitgliedern interagieren. Affinit{\"a}tschromato-graphiestudien deckten dann direkte Interaktionen einzelner PfCCp-Dom{\"a}nen auf. Hierbei sind v. a. die LCCL-, die SR- und die NEC- Dom{\"a}ne an Proteininteraktionen beteiligt, was die Hypothese einer Komplexbildung der PfCCp-Familie w{\"a}hrend der Gametogenese des Erregers st{\"u}tzt. Transmissionsblockierungsstudien sollen nun die Eignung ausgew{\"a}hlter PfCCp-Proteine als TBV-Komponenten n{\"a}her beleuchten. Zunehmende Resistenzen gegen gebr{\"a}uchliche Malariamedikamente veranlassen zur Suche nach neuen Angriffspunkten zur Behandlung der Erkrankung. Die maßgeblich an der H{\"a}moglobinhydrolyse beteiligten plasmodialen Cysteinproteasen Falcipain-2 und Falcipain-3 sind m{\"o}gliche Ziele f{\"u}r die Entwicklung neuer Antimalariawirkstoffe. In der vorliegenden Arbeit wurden peptidomimetische 1,4-Benzodiazepin- und nicht-peptidische Etacryns{\"a}urederivate in vitro auf ihre antiplasmodiale Wirkung an P. falciparum-Blutstadien getestet. Ein erstes Screening hatte gezeigt, dass die eine Vinylsulfonkopfgruppe tragenden 1,4 Benzodiazepinderivate rekombinant exprimiertes Falcipain-2 irreversibel hemmen. In vitro konnte dann auch eine antiplasmodiale Aktivit{\"a}t f{\"u}r diese Verbindungen festgestellt werden. Dockingstudien und HPLC-Assays mit den Etacryns{\"a}urederivaten deckten eine Hemmung der Cysteinprotease Papain und der SARS-Mpro-Hauptprotease der Coronaviren auf. Weiterhin konnte in einem Screening an rekombinant exprimiertem Falcipain-2 und Falcipain-3 eine inhibitorische Wirkung f{\"u}r einen Teil dieser Etacryns{\"a}urederivate festgestellt werden. Der In-vitro-Test an P. falciparum-Blutstadien deckte dann eine schwache antiplasmodiale Aktivit{\"a}t von fluorsubstituierten Etacryns{\"a}urederivaten und von Derivaten mit einer modifizierten Etacryns{\"a}urepartialstruktur auf. Der viel versprechendste Inhibitor dieser Studie wurde nun zur Identifizierung potentieller Bindungspartner mittels Affinit{\"a}tsbindungsstudien biotyniliert. Zusammenfassend besitzen beide getesteten Wirkstoffklassen eine inhibierende Aktivit{\"a}t gegen{\"u}ber Cysteinproteasen womit sie die Grundlage f{\"u}r die Entwicklung neuer, effektiverer plasmodialer Cysteinproteaseinhibitoren bieten.},
  subject      = {Plasmodium falciparum},
  language  = {de}
}