@article{NgwaScheuermayerMairetal.2013,
  author    = {Ngwa, Che Julius and Scheuermayer, Matthias and Mair, Gunnar Rudolf and Kern, Selina and Br{\"u}gl, Thomas and Wirth, Christine Clara and Aminake, Makoah Nigel and Wiesner, Jochen and Fischer, Rainer and Vilcinskas, Andreas and Pradel, Gabriele},
  title     = {Changes in the transcriptome of the malaria parasite Plasmodium falciparum during the initial phase of transmission from the human to the mosquito},
  series = {BMC Genomics},
  volume    = {14},
  journal   = {BMC Genomics},
  number    = {256},
  issn      = {1471-2164},
  doi       = {10.1186/1471-2164-14-256},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-121905},
  year      = {2013},
  abstract  = {Background: The transmission of the malaria parasite Plasmodium falciparum from the human to the mosquito is mediated by dormant sexual precursor cells, the gametocytes, which become activated in the mosquito midgut. Because gametocytes are the only parasite stages able to establish an infection in the mosquito, they play a crucial role in spreading the tropical disease. The human-to-mosquito transmission triggers important molecular changes in the gametocytes, which initiate gametogenesis and prepare the parasite for life-cycle progression in the insect vector. Results: To better understand gene regulations during the initial phase of malaria parasite transmission, we focused on the transcriptome changes that occur within the first half hour of parasite development in the mosquito. Comparison of mRNA levels of P. falciparum gametocytes before and 30 min following activation using suppression subtractive hybridization (SSH) identified 126 genes, which changed in expression during gametogenesis. Among these, 17.5\% had putative functions in signaling, 14.3\% were assigned to cell cycle and gene expression, 8.7\% were linked to the cytoskeleton or inner membrane complex, 7.9\% were involved in proteostasis and 6.4\% in metabolism, 12.7\% were cell surface-associated proteins, 11.9\% were assigned to other functions, and 20.6\% represented genes of unknown function. For 40\% of the identified genes there has as yet not been any protein evidence. For a subset of 27 genes, transcript changes during gametogenesis were studied in detail by real-time RT-PCR. Of these, 22 genes were expressed in gametocytes, and for 15 genes transcript expression in gametocytes was increased compared to asexual blood stage parasites. Transcript levels of seven genes were particularly high in activated gametocytes, pointing at functions downstream of gametocyte transmission to the mosquito. For selected genes, a regulated expression during gametogenesis was confirmed on the protein level, using quantitative confocal microscopy. Conclusions: The obtained transcriptome data demonstrate the regulations of gene expression immediately following malaria parasite transmission to the mosquito. Our findings support the identification of proteins important for sexual reproduction and further development of the mosquito midgut stages and provide insights into the genetic basis of the rapid adaption of Plasmodium to the insect vector.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Ngwa2013,
  author    = {Ngwa, Che Julius},
  title     = {The mosquito midgut-specific stages of the malaria parasite as targets for transmission blocking interventions},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-83594},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Die Tropenkrankheit Malaria, wird durch eine Infektion mit einzelligen Parasiten der Gattung Plasmodium verursacht und durch den Stich der weiblichen Anopheles-M{\"u}cke von Mensch zu Mensch verbreitet. Dabei kann eine erfolgreiche {\"U}bertragung des Parasiten auf den Menschen nur dann stattfinden, wenn der Parasit seine sexuelle Entwicklungsphase im Mitteldarm der M{\"u}cke erfolgreich durchl{\"a}uft. Ziel dieser Arbeit war es daher, die Wechselwirkungen des Malariaparasiten im Mitteldarm der M{\"u}cke in Hinblick auf die Identifizierung m{\"o}glicher neuer transmissionsblockierender Strategien zu untersuchen. Der Zweck von transmissionsblockierende Strategien ist es, der Verbreitung der Malaria durch die M{\"u}cke entgegenzuwirken, indem die Entwicklung des Parasiten in der M{\"u}cke unterbunden und dadurch der Lebenszyklus des Parasiten unterbrochen wird. Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit lag auf insgesamt drei Aspekten. Der erste Aspekt der Arbeit befasste sich mit der Wechselwirkung zwischen dem Para-siten und der mikrobiellen Darmflora der M{\"u}cke. Dabei sollte der m{\"o}gliche Einfluss des Parasiten auf die Darmflora untersucht werden und weiterf{\"u}hrend die potentielle Verwendung von Darmbakterien als Vehikel f{\"u}r die Herstellung paratransgener M{\"u}cken erforscht werden. Vergleichende16S-rRNA- und DGGE-Analysen an der Darmflora des asiatischen Malariavektors Anopheles stephensi zeigten eine deutliche Reduktion der mikrobiellen Diversit{\"a}t w{\"a}hrend der Entwicklung vom Ei zur adulten M{\"u}cke. Zudem konnte das gram-negative Bakterium Elizabethkingia meningoseptica, das sich stadien- und generations{\"u}bergreifend verbreitet, als dominante Darmspezies bei im Labor aufgezogenen weiblichen und m{\"a}nnlichen An. stephensi festgestellt werden. Die Dominanz von E. meningoseptica wurde zudem nicht durch die Aufnahme von infiziertem Blut oder einer ver{\"a}nderten Nahrung beeinflusst. F{\"u}r die Studien wurde sowohl der humanpathogene Parasit P. falciparum als auch der Nagermalariaerreger P. berghei verwendet. Weiterf{\"u}hrende Versuche zeigten, dass Extrakte von E. meningoseptica antibakterielle, antifungale und antiplasmodiale Aktivit{\"a}ten aufwiesen, die ein m{\"o}glicher Grund f{\"u}r die Dominanz dieser Spezies im Mitteldarm des Vektors waren. Isolate von E. meningoseptica sind im Labor kultivierbar; dadurch stellt das Bakterium einen potentiellen Kandidaten zur Generierung von paratransgenen Anopheles-M{\"u}cken dar. Ein zweites Ziel dieser Arbeit war es, m{\"o}gliche Unterschiede in der Genexpression von P. falciparum darzustellen, die in den ersten 30 Minuten nach dessen {\"U}bertragung auf die M{\"u}cke erfolgen. Dies hatte zum einen zum Zweck, die durch den Wirtswechsel hervorgerufenen Genregulationen besser zu verstehen, und bot zum anderen die M{\"o}glichkeit, neue Proteine zu identifizieren, die als potentielle transmissionsblockierende Ziele genutzt werden k{\"o}nnen. Mittels supression substractive hybridization (SSH) konnten insgesamt 126 Gene identifiziert werden, deren Expression sich w{\"a}hrend der Gametogenese ver{\"a}ndert. Die identifizierten Gene konnten einer Vielzahl von putativen Funktionen wie zum Beispiel in der Signaltransduktion (17,5\%), im Zellzyklus (14,3\%) oder im Zytoskelett (8,7\%) zugeordnet werden. Des Weiteren wurden 7,9\% der Gene eine Funktion in der Proteastase und 6,4\% in metabolischen Prozessen zugeordnet. 12,7\% der Gene kodierten f{\"u}r zelloberfl{\"a}chenassoziierte Proteine. 11,9\% der Gene hatten anderen Funktionen, w{\"a}hrend 20\% der Gene keine putative Funktion zugeordnet werden konnte. Etwa 40\% der identifizierten Genprodukte waren bisher nicht in Proteomstudien nachgewiesen worden. In weiterf{\"u}hrenden Analysen wurden 34 Gene aus jeder ontologischen Gruppe ausgew{\"a}hlt und deren Expressionsver{\"a}nderung per quantitativer real time RT-PCR im Detail untersucht. F{\"u}r 29 Gene konnte dabei eine Transkriptexpression in Gametozyten nachgewiesen werden. Zudem wiesen 20 Gene eine erh{\"o}hte Expression in Gametozyten im Vergleich asexuellen Stadien auf. Insgesamt zeigten 8 Gene besonders hohe Transkriptlevel in aktivierten Gametozyten, was auf eine Funktion dieser Proteine w{\"a}hrend der {\"U}bertragung des Parasiten auf die M{\"u}cke hindeutet und diese somit potentielle Angriffspunkte f{\"u}r transmissionsblockierende Strategien darstellen k{\"o}nnten. Im letzten Teil dieser Arbeit stand die Untersuchung verschiedener antimikrobieller Substanzen in Bezug auf ihre transmissionsblockierenden Eigenschaften im Vordergrund. Die Substanzen waren entweder direkt aus der H{\"a}molymphe verschiedener Insekten isoliert oder rekombinant in transgenem Tabak exprimiert worden. Dabei wurden die rekombinanten Peptide so ausgew{\"a}hlt, dass sie entweder gegen die Mitteldarmstadien des Parasiten wirken oder m{\"u}ckenspezifische Rezeptoren blockieren, die der Parasit f{\"u}r seine weitere Entwicklung ben{\"o}tigt. Dabei konnte gezeigt werden, dass das antimikrobielle Molek{\"u}l Harmonin, ein Abwehrmolek{\"u}l aus der H{\"a}molymphe des asiatischen Marienk{\"a}fers Harmonia axyridis, antiplasmodiale als auch transmissions-blockierende Eigenschaften besitzt. Harmonin stellt daher eine potentielle Leitstruktur f{\"u}r die Entwicklung neuer Malariawirkstoffe dar},
  subject      = {Malariam{\"u}cke},
  language  = {en}
}
@article{RoehrichNgwaWiesneretal.2012,
  author    = {R{\"o}hrich, Christian Rene and Ngwa, Che Julius and Wiesner, Jochen and Schmidtberg, Henrike and Degenkolb, Thomas and Kollewe, Christian and Fischer, Rainer and Pradel, Gabriele and Vilcinskas, Andreas},
  title     = {Harmonine, a defence compound from the harlequin ladybird, inhibits mycobacterial growth and demonstrates multi-stage antimalarial activity},
  series = {Biology Letters},
  volume    = {8},
  journal   = {Biology Letters},
  doi       = {10.1098/rsbl.2011.0760},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-127079},
  pages     = {308-311},
  year      = {2012},
  abstract  = {The harlequin ladybird beetle Harmonia axyridis has been introduced in many countries as a biological control agent, but has become an invasive species threatening the biodiversity of native ladybirds. Its invasive success has been attributed to its vigorous resistance against diverse pathogens. This study demonstrates that harmonine ((17R,9Z)-1,17-diaminooctadec-9-ene), which is present in H. axyridis haemolymph, displays broad-spectrum antimicrobial activity that includes human pathogens. Antibacterial activity is most pronounced against fast-growing mycobacteria and Mycobacterium tuberculosis, and the growth of both chloroquine-sensitive and -resistant Plasmodium falciparum strains is inhibited. Harmonine displays gametocytocidal activity, and inhibits the exflagellation of microgametocytes and zygote formation. In an Anopheles stephensi mosquito feeding model, harmonine displays transmission-blocking activity.},
  language  = {en}
}