Charakterisierung putativer Co-Chaperonen des Parasiten Leishmania donovani (Ross, 1903)

Abstract

Die Leishmaniose ist eine weltweit verbreitete Infektionskrankheit, die durch humanpathogene parasitische Protozoen der Gattung Leishmania verursacht wird. Im Verlauf ihres parasitären Lebenszyklus adaptieren Leishmanien an zwei extrem unterschiedliche Umgebungen: den Darm der Sandmücke und das Phagolysosom der Säugetiermakrophagen. Die Übertragung von extrazellulären Promastigoten aus einem wechselwarmen Insektenvektor auf den homöothermen Säugetierwirt bringt in erster Linie einen deutlichen Anstieg der Umgebungstemperatur mit sich. Diese Temperaturerhöhung führt in Kombination mit dem pH-Shift im Zuge der Aufnahme der Parasiten in das Phagolysosom der Makrophagen zu einer Differenzierung der Leishmanien von der Promastigote zur intrazellulären Form des Parasiten, der Amastigote . Die molekularen Mechanismen, die diese Stadiendifferenzierung regulieren, sind bislang kaum verstanden. Es ist bekannt, dass die Temperaturerhöhung in den Parasiten eine zelluläre Hitzeschock-Antwort auslöst, die wiederum zu einer induzierten Synthese von Hitzeschock-Proteinen (HSP) führt. Durch pharmakologische Inhibition von HSP90, einem Mitglied der HSP-Familie, kommt es in L. donovani ebenfalls zu einer Stadiendifferenzierung. Dies weist auf eine entscheidende Rolle von HSP90 während des Prozesses der Stadiendifferenzierung hin. HSP90 ist ein essentielles, konserviertes und konstitutiv exprimiertes Chaperon, dass in allen bislang untersuchten Organismen an einer Vielzahl von zellulären Prozessen beteiligt ist. In seiner Eigenschaft als molekulares Chaperon ist HSP90 an der Faltung und Aktivierung einer Reihe von regulatorischen Proteinen beteiligt. Während des Prozesses der Protein-Aktivierung kooperiert HSP90 mit verschiedenen Co-Faktoren in einem multimeren Chaperonen-Komplex, auch Foldosom genannt. Zu diesen Co-Faktoren zählen zum einen andere Mitglieder der Hitzeschock-Protein-Familie und zum anderen Co-Chaperonen. Unter dem Begriff Co-Chaperon werden all jene Proteine zusammen gefasst, die nicht zur Gruppe der Klientenproteine gehören und dennoch in der Lage sind an ein Chaperon zu binden. Ausgehend von den Erkenntnissen über das HSP90 Foldosom in höheren Eukaryoten erfolgte im Rahmen dieser Arbeit die Identifizierung und Charakterisierung von putativen HSP90 Co-Faktoren in L. donovani.

Leishmaniasis is an infectious disease with worldwide distribution. It is caused by parasitic protozoa of the genus Leishmania. In the course of their parasitic life cycle the parasites encounter two very different environments: the gut of the sandfly and the phagolysosome of mammalian macrophages. The transmission of extracellular promastigotes from a poikilothermic insect vector to homoeothermic mammalian host includes a significant increase of ambient temperature. This temperature increase combined with acidic milieu induces the parasites to convert from the promastigote form to the intracellular form of the parasite, the amastigote. Little is known about the molecular mechanisms that regulate this stage conversion. The increase of temperature induces the cellular heat shock response and thus the synthesis of heat shock proteins (HSP). Pharmacological inhibition of HSP90, a dominant member of the HSP family, mimics the enviromental signals and induces L. donovani to convert from promastigote to amastigote. This indicates a crucial role for HSP90 during the process of stage differentiation in Leishmania spp. HSP90 is an essential, conserved and constitutively expressed chaperone that is involved in a variety of cellular processes in all studied organisms. In its capacity as a molecular chaperone HSP90 is known to support the proper folding and activation of a number of regulatory and signalling client proteins. During the process of substrate protein activation, HSP90 co-operates with different co-factors to form a multi-chaperone complex, the so called foldosome. These co-factors include other members of the heat shock protein family and co-chaperones. The term co-chaperones summarise all those proteins which do not belong to the group of client proteins, but are able to bind to a chaperone. Therefore, the aim of this work was to identify and characterise putative HSP90 co-chaperones in L. donovani.