Genomweite Sequenzierung des Fledermaus-Malariaparasiten Polychromophilus murinus und bioinformatische Analyse von Parasit-Wirt-Interaktions-Proteinen

Abstract

Eine parasitische Lebensweise ist durch eine stetige wechselseitige Interaktion zwischen Parasit und Wirt gekennzeichnet. Haemosporida sind extrem gut an die Interaktionen mit ihrem Wirt und dessen Immunsystem angepasst. Sie sind in der Lage intrazellulär zu leben, das Immunsystem zu umgehen und teilweise zu unterdrücken, exponierte Antigene schnell zu verändern oder sogar einen Verlust des immunologischen Gedächtnisses zu induzieren. Als Erreger der Malaria spielen humanpathogene Haemosporida der Gattung Plasmodium eine besondere medizinische Bedeutung. Neben diesen Plasmodien gibt es jedoch auch eine Reihe weiterer, teils weniger gut untersuchte, Parasiten, die auch in anderen Wirbeltieren malariaähnliche Krankheiten hervorrufen und für erhebliche Dezimierungen in Wildtierpopulationen verantwortlich sind. Polychromophilus spp. sind Malariaparasiten, die sich auf Fledermäuse als Wirt spezialisiert haben und von ektoparasitischen Fledermausfliegen der Familie Nycteribiidae übertragen werden. Der Lebenszyklus von Polychromophilus spp. gleicht in vielen Aspekten denen der nahe verwandten Plasmodienarten. Allerdings dringen die Vertreter der Gattung Polychromophilus nur für die Gametozytenentwicklung in Erythrozyten ein und weisen keine asexuelle Vermehrung in den Blutzellen auf. Damit fehlt den Parasiten genau der Teil des Lebenszyklus, der mit den typischen Symptomen diverser Malariaerreger in Verbindung steht. Die biologischen Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen den fledermausinfizierenden Parasiten und Plasmodium machen Vertreter der Gattung Polychromophilus zu hervorragenden Organismen, um das Verständnis wichtiger Aspekte der Malariaparasiten zu vertiefen. Im Zuge dieser Arbeit wurde daher der Fokus auf die Genomsequenzierung des Erregers Polychromophilus murinus gelegt, der die heimische Wasserfledermaus (Myotis daubentonii) infiziert. Es wurden Methoden etabliert, um die genomische DNA des Malariaparasiten in ausreichender Menge verfügbar zu machen und einen ersten Genomentwurf aus dem Blut einer natürlich infizierten Wasserfledermaus zu erstellen. Die durchgeführten Analysen unterstützen die paraphyletische Abstammung der Gattung Plasmodium in Hinblick auf fledermausinfizierende Malariaerreger und zeigen, dass P. murinus anderen Malariaparasiten in Genanordnung und -inhalt ähnelt. Die Genome zeigen dabei einen hohen Grad der Erhaltung von Genorganisation und -komplexität. Proteine, die eine besondere Rolle bei der Interaktion mit dem Wirt spielen sind auf der Ebene der Haemosporida weitestgehend konserviert. Gleichzeitig zeigen fledermausinfizierende Parasiten einen konsekutiven Verlust von Proteinen, die an der Invasion und Replikation der Erythrozyten beteiligt sind und somit potenziell mit der Pathogenität anderer Malariaerreger in Verbindung stehen. Die Fertigstellung des Genoms von P. murinus stellt eine wertvolle Ressource zur Verfügung, um die Untersuchung dieser Spezies voranzutreiben und gleichzeitig wesentliche Aspekte im Lebenszyklus verwandter Parasiten weiter aufzuklären.