Schnell und erfolgreich: neue Technik in der Parasitenforschung
Proteine von Krankheitserregern können gezielt auf- und abgebaut werden / Forscher des Universitätsklinikums Heidelberg publizieren in "Nature Methods"
Wissenschaftler des Hygieneinstituts am Universitätsklinikum Heidelberg haben eine neue Technik erstmals erfolgreich an Parasiten angewandt, mit der sich Eiweißstoffe des Krankheitserregers gezielt und flexibel auf- und abbauen lassen. Mit Hilfe dieser bahnbrechenden Methode können Forscher innerhalb weniger Wochen zeigen, welche Funktion ein Protein im Lebenszyklus von Parasiten einnimmt. Die neue Technik beantwortet somit grundlegende Fragen der Parasitenforschung. Die Wissenschaftler können aber auch Eiweißstoffe ermitteln, die für den Krankheitserreger lebenswichtig sind und die sich somit als mögliche Angriffspunkte für die Entwicklung von Medikamenten und Impfstoffen eignen.
Die Arbeiten an Erregern der Toxoplasmose - eine auf den Menschen übertragbare Tierseuche - wurden jetzt, vorab online, in der bekannten Fachzeitschrift "Nature Methods" veröffentlicht. Sie standen unter Federführung von Dr. Markus Meißner, Arbeitsgruppenleiter in der Abteilung Parasitologie und BioFuture-Preisträger, der mit durchschnittlich 1,5 Millionen Euro höchst dotierten Auszeichnung für junge Forscher in Deutschland. Die Ergebnisse entstanden in enger Zusammenarbeit mit einem zweiten BioFuture-Gewinner am Universitätsklinikum Heidelberg: Dr. Friedrich Frischknecht, ebenfalls Arbeitsgruppenleiter in der Abteilung Parasitologie.
Auch bei Malariaparasiten funktioniert die neue Technik
"Die Arbeiten bedeuten einen Durchbruch in der Analyse von essentiellen Proteinen in Parasiten des Stammes Apikomplexa, zu dem Toxoplasmose- und Malaria-Erreger gehören", erklärt Dr. Markus Meißner. Haben doch parallel Forscherkollegen aus den USA dieselbe Methode erfolgreich an Malariaparasiten angewandt und ebenfalls in "Nature Methods" veröffentlicht.
Bei der neuen Technik nutzen die Forscher gentechnisch veränderte Parasiten: Bei diesen ist das Protein, dessen Funktion untersucht werden soll, an ein zweites Protein gekoppelt. Im Doppelpack sind die Eiweißstoffe sehr instabil und werden nach kurzer Zeit abgebaut. Geben die Forscher jedoch eine chemische Substanz von außen hinzu, bindet diese an den Doppelpack und verleiht ihm Stabilität. Stabil oder nicht stabil - diese Effekte werden bereits nach einer Stunde deutlich. "Mit herkömmlichen Techniken braucht man dafür 12 bis 24 Stunden", erklärt Dr. Markus Meißner.
Ohne Aktivierungsprotein können Parasiten nicht in die Wirtszelle eindringen
Der Zeitgewinn ist bei Toxoplasmose essentiell: Außerhalb ihrer Wirtszelle überleben diese Parasiten nur wenige Stunden. "Mit Hilfe der neuen Technik können wir jetzt auch Prozesse außerhalb der Wirtszelle näher untersuchen. Wir wollen vor allem wissen: Welche Proteine braucht der Parasit, um von außen in seine Wirtszelle einzudringen?", sagt Dr. Markus Meißner.
Hier konnten die Forscher bereits dem ersten Eiweißstoff auf die Spur kommen: Ein "Aktivierungsprotein" (GTP-bindendes Protein) spielt eine Schlüsselrolle in der Signalweiterleitung innerhalb der einzelligen Parasiten. Ohne das Protein können sie nicht in die Wirtszelle eindringen.
BioFuture-Preisträger arbeiten sehr erfolgreich zusammen
Der Träger des BioFuture-Preises, einer Auszeichnung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, hat sein Preisgeld von rund 1,5 Millionen Euro erfolgreich in seine Forschungsarbeiten investiert. 2004 gehörte Dr. Markus Meißner, ebenso wie sein Kollege Dr. Friedrich Frischknecht, zu den Gewinnern, seitdem leiten beide ihre eigene Wissenschaftlergruppe.
"Wir arbeiten eng zusammen, gibt es doch bei Toxoplasmose- und Malariaparasiten viele Gemeinsamkeiten", sagt Dr. Meißner. Die Kooperation ist sehr erfolgreich: So konnten - unter Federführung von Dr. Frischknecht - mit Hilfe modernster Mikroskopietechnik im Nanobereich unbekannte Strukturen im Zellskelett beider Krankheitserreger entdeckt werden.
Kontakt:
Dr. Markus Meißner
Hygieneinstitut Heidelberg
Abt. Parasitologie
Im Neuenheimer Feld 324
69120 Heidelberg
Tel. 0 6221 / 56 65 18
E-Mail: markus.meissner@med.uni-heidelberg.de
Literatur:
Angelika Herm-Götz, Carolina Agop-Nersesian, Sylvia Münter, Joshua S Grimley, Thomas J Wandless, Friedrich Frischknecht & Markus Meissner : Rapid control of protein level in the apicomplexan Toxoplasma gondii. Published online: 11 November 2007 | doi:10.1038/nmeth1134
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