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Zusammenfassung:
Hintergrund: Malaria tropica ist global gesehen eine der tödlichsten Infektionskrankheiten. In einem historischen Kraftakt gelang es, die durch den Parasiten Plasmodium falciparum ausgelöste und über Mosquitos übertratgene Krankheit einzudämmen und in vielen Ländern vollständig zu eradizieren. Dieses Ziel global zu erreichen, scheint jedoch noch in weiter Ferne. Vor allen in den tropischen Regionen Afrikas versterben jährlich weiterhin mehrere hunderttausend Menschen, vor allem Säuglinge und Kinder, an der Krankheit. Posttranslationale Modifikationen (PTMs) bilden eine große Gruppe biochemischer Veränderungen, welche die Komplexität von Proteomen aller Lebewesen erhöhen. PTMs wurden aufgrund ihrer Beteiligung an verschiedensten Zellprozessen bereits mehrfach als Ziel potentieller Malaria-Therapeutika diskutiert. O-GlcNAcylierung ist eine bei vielen Organismen verbreitete PTM. Diese spezielle Form der Glykosylierung ist aufgrund der Beteiligung an verschiedenen Pathologien wie neurodegenerativen Erkrankungen und Neoplasien in den Fokus gerückt. Sie spielt jedoch auch eine wichtige regulative Rolle im zellulären Energiestoffwechsel. Auch bei P. falciparum ist ihr allgemeines Vorkommen bereits bekannt. Ziel dieser Arbeit war es zu identifizieren, welche Proteine im Proteom des Parasiten O-GlcNAc modifiziert sind, mehr über den Prozess dieser Modifikation herauszufinden und eventuelle Funktionen bei Apikomplexa generell nachvollziehen zu können. Methoden: Der P. falciparum Stamm 3D7 wurde in Erythrozytenkulturen angezüchtet und vermehrt. Das Proteom wurde auf O-GlcNAcylierung untersucht, hierbei wurden unterschiedliche Nachweismethoden angewandt. Das Niveau der UDP-GlcNAc-Konzentration, dem Donor der O-GlcNAc-Modifikation, wurde in der high performance Anion Exchange Chromatography] (HPAEC) gemessen. O-GlcNAcylierte Proteine wurden nach click-chemistry-Biotinmarkierung und mit Weizenkeimlektin-Agaroseperlen angereichert. Die Identifizierung der modifizierten Proteine erfolgte in der Massenspektometrie (nano-LC MS/MS). Ergebnisse: P. falciparum verfügt über einen eigenen, wenn auch im Vergleich zu MRC-5 Kontrollzellen sehr niedrigen, UDP-GlcNAc-Vorrat. In der Immundetektion stellen sich Unterschiede der O-GlcNAcylierung der verschiedenen Parasitenstadien dar. Durch verschiedene proteomischeTechniken konnten im Proteom von reifen Trophozoiten 14 O-GlcNAcylierte Proteine eindeutig identifiziert werden (11 über click-chemistry, 6 über sWGA-Perlen Anreicherung und eine durch spezifische Antikörper). Diese Proteine sind an für das Überleben des Parasiten wichtigen, Funktionen, Strukturen und Stoffwechselwegen beteiligt. Vier der identifizierten Proteine sind Enzyme der Glykolyse. Diese ist von großer Bedeutung für den Energiestoffwechsel des Parasiten. Durch Inkubation click-chemistry-modifizierter Proteine mit spezifischen Antikörpern konnte die O-GlcNAcyirung der Proteine Hsp70 und α-Tubulin zusätzlich zur Massenspektroskopie immunbiochemisch gezeigt werden. Die Inkubation von P. falciparum-Kulturen mit einem Inhibitor der O-GlcNAc-Abspaltung führte zu einer nicht signifikanten Abnahme der Wachstumsrate Schlussfolgerungen: In dieser Studie konnten zum ersten Mal O-GlcNAcylierte Proteine im Proteom von P. falciparum nachgewiesen und benannt werden. Auch wenn einige Parallelen zum O-GlcNAcom anderer Organismen bestehen, lassen strukturelle Unterschiede doch die Möglichkeit erscheinen, diese Strukturen als mögliche Ziele einer Malariatherapie in Angriff zu nehmen. Die Blockierung der UDP-GlcNAc Biosynthese oder der Abspaltung von O-GlcNAc von bereits modifizierten Proteinen könnten andere vielversprechende Ansätze darstellen, um den Lebenszyklus von P. falciparum zu hemmen. Zudem können das Auftreten der posttranslationalen Modifikation bei P. falciparum sowie die Unterschiede im Vergleich zu anderen Spezies Hinweise bezüglich der taxonomischen Einordnung der Apicomplexa bieten.

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