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Glycan structure and biosynthesis in Entamoeba histolytica

Projektleitung
Wilson Iain B.H., BOKU Projektleiter/in
Laufzeit:
01.03.2019-28.02.2023
Programm:
Einzelprojekte
Art der Forschung
Grundlagenforschung
Projektpartner
Medizinische Universität Wien, Österreich.
Kontaktperson: Michael Duchene;
Funktion des Projektpartners: Koordinator
Mitarbeiter/innen
Beteiligte BOKU-Organisationseinheiten
Institut für Biochemie (DCH/BC)
Gefördert durch
Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) , Sensengasse 1, 1090 Wien, Österreich
Abstract
Neben den bekannten und gefürchteten Infektionskrankheiten Malaria, Tuberkulose und AIDS gibt es besonders in wirtschaftlich ärmeren Ländern weniger bekannte und trotzdem tödliche Erreger. Bei dem vorliegenden Projekt geht es um den Einzeller Entamoeba histolytica. Geschätzte 50.000 Menschen sterben jedes Jahr an Infektionen mit dieser Amöbe, die besonders den Darm und die Leber des Menschen angreift.
Unser Projekt befaßt sich hauptsächlich mit einem komplizierten Oberflächenmolekül, von dem jede einzelne invasive Amöbe etwa 80 Millionen Kopien besitzt. Das Molekül trägt den komplexen Namen Lipopeptidophosphoglykan (LPPG), und zudem weitere Namen. Es besitzt einen Kern aus einem Eiweißmolekül, das mit einer aufwändigen Struktur in der Zellmembran verankert ist. In dem bis heute noch nicht identifizierten Kerneiweiß kommt die Aminosäure Serin häufig vor, an diesen Serinen hängen Phosphatgruppen, die unverzweigte Kohlehydratketten tragen.
Wir waren ursprünglich auf das LPPG gestoßen, als wir monoklonale Antikörper aus Mäusen erzeugten, die gegen Oberflächenbestandteile der Amöbe geimpft waren. Ein solcher Antikörper, von uns EH5 genannt, bindet an das LPPG und kann mit Amöben infizierte Mäuse vor Leberabszessen schützen. Später konnten wir zeigen, dass der Antikörper eine bestimmte Aminosäuresequenz im Kerneiweiß von LPPG erkennt, und in den Daten des späteren Genomprojekts entdeckten wir ein Gen, das das Kerneiweiß von LPPG kodieren könnte. Ein Ziel unseres Projekts ist der Nachweis, ob genau dieses Genprodukt oder ein anderes wirklich den Kern des LPPG bildet.
Ein weiterer Teil des Projekts soll untersuchen, wie die Seitenketten des LPPG gebildet werden. Sie bestehen aus Glukose, dem häufigsten Zuckermolekül, das jedoch in einer ungewöhnlichen Weise, wie bei der Oberfläche von Kariesbakterien, verbunden ist. Eine weitere Frage ist, wie die Amöbe die Basis dieser Ketten herstellt. Bei der Struktur des LPPG Moleküls fällt auch auf, dass Galaktose an verschiedenen Stellen eingebaut ist. Galaktose unterscheidet sich von Glukose nur dadurch, dass eine einzige Gruppe in eine andere Richtung weist. Das Enzym GalE mit dem Namen UDP-Glukose 4´-Epimerase kann UDP-Glukose in UDP-Galaktose umwandeln und damit die aktivierte Form von Galaktose erzeugen. Wir planen, das Gen für GalE in den Amöben abzuschalten, um zu untersuchen, welche Auswirkungen das auf das LPPG und generell auf die Amöben hat. Weiters suchen wir nach den Transferasen, die speziell den Zucker Galaktose einbauen können. Bei der Suche nach Enzymen für die Kohlehydratbiosynthese haben wir bereits alle Datenbanken durchforstet und eine Ausgangsliste erstellt. Eine tiefere Analyse zusammen mit einem Kollegen in Frankreich ist geplant.
Insgesamt erwarten wir, dass wir in der Wiener Zusammenarbeit von der molekularen Parasitologie an der Medizinischen Universität mit der Kohlehydratbiochemie an der Universität für Bodenkultur einen signifikanten Beitrag zum Verständnis der Oberfläche von pathogenen Entamoeben liefern wird.
Schlagworte
Glykobiologie;
Entamoeba; Glykan;
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