Varianten der Leishmania major [Yakimov & Schockov, 1915] Delta clpB-Mutante : Virulenz und Immunantwort im Mausmodell

Abstract

Leishmanien durchlaufen einen biphasischen Lebenszyklus, in dessen Verlauf die Parasiten vom promastigoten zum amastigoten Stadium differenzieren. Während der Übertragung vom Insektenvektor auf den Säugerwirt erfahren die Leishmanien eine Erhöhung der Umgebungstemperatur, die in einer Induktion der Hitzeschockantwort resultiert. Dabei werden HSP70 und HSP90 bereits in der Promastigote konstitutiv exprimiert, und erfahren vor dieser bereits hohen Hintergrundexpression nur eine leichte und vor allen Dingen transiente Expressionssteigerung (Brandau et al., 1995). Das Leishmania HSP100 dagegen wird in der Promastigote nur in marginalen Mengen exprimiert, und erfährt eine deutliche Expressionssteigerung während der Stadiendifferenzierung, die im Amastigoten-Stadium erhalten bleibt (Hübel et al., 1997). Durch die Deletion der beiden für HSP100 codierenden clpB Allele wurde gezeigt, dass die Expression von HSP100 für die Virulenz von L. major von entscheidender Bedeutung ist, und dass ein Selektionsdruck auf die Expression dieses Proteins im Amastigoten-Stadium besteht (Hübel et al., 1997). Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, Einblicke in die Funktion von HSP100 zu erhalten. Im Verlauf einer Routine-Mauspassage wurde eine sogenannte L. major Delta clpB escape-Variante isoliert, die trotz des Verlustes der beiden clpB Allele Infektionen in BALB/c Mäusen verursachte. Die Untersuchung dieser escape-Variante im Rahmen dieser Arbeit sollte zur Identifizierung des Mechanismus führen, anhand dessen der Verlust von HSP100 überbrückt werden konnte. Die Untersuchung dieses komplementierenden oder kompensierenden Mechanismus sollte Aufschluss darüber geben, welche molekulare Funktion HSP100 in Leishmania ausübt. Dazu sollten sowohl der Einfluss der escape-Parasiten bzw. des escape-Mechanismus auf die Immunreaktion des Wirtes (beispielhaft im Tiermodell der BALB/c Maus) als auch die virulenten escape-Parasiten selbst untersucht werden. Für die Hefe Saccharomyces cerevisiae konnte bereits gezeigt werden, dass HSP70 und HSP104 zu einem gewissen Grad die Aufgaben des jeweils anderen Proteins übernehmen können. Da bereits bekannt ist, dass Leishmanien unter Selektionsdruck dazu neigen, relevante Gene zu amplifizieren bzw. die Expression des Genproduktes zu erhöhen, sollte in Proteom-Studien untersucht werden, ob auch in Leishmania der Verlust von HSP100 durch die verstärkte Expression anderer, funktionell homologer Gene überbrückt werden konnte. Eine genetische Komplementationsstudie sollte weiterhin darüber Aufschluss geben, ob das Fehlen von HSP100 durch gezielte Überexpression relevanter Genomabschnitte kompensiert werden kann. Dazu sollte eine Cosmid-Genbank hergestellt und in L. major Delta clpB transfiziert werden, um anschließend in Mausinfektionsexperimenten auf virulente Parasiten zu selektieren. Eine Untersuchung der Virluenz-vermittelnden Cosmide sollte dann zur Identifizierung relevanter offener Leserahmen führen, deren Überexpression den Funktionsverlust von HSP100 aufheben können.