Plasmodium ist eine Gattung parasitärer einzelliger Organismen, von denen einige Arten Malaria verursachen.
Der Parasit benötigt zwei Wirte – eine MückeAnopheles und der Mensch schließen ihren Lebenszyklus ab. Es nimmt in jeder Phase seines Lebenszyklus unterschiedliche Formen an. Der Übergang von einer Form zur anderen erfordert eine massive Neuorganisation des Zytoskeletts. Wissenschaftler der Universität Genf (UNIGE) haben Licht auf die Organisation des Zytoskeletts in Plasmodien geworfen.
Ihre Studie, veröffentlicht in PLOS Biology,beschreibt die Skelettorganisation des Parasiten in einem beispiellosen Ausmaß durch die Anpassung einer kürzlich entwickelten Expansionsmikroskopietechnik. Biologen „blasen“ Zellen vor der Bildgebung auf und ermöglichen so den Zugang zu mehr Strukturdetails im Nanometerbereich. Während der Studie entdeckten Wissenschaftler Spuren einer Organelle – Konoide.
Das Zytoskelett oder Zellskelett besteht aus einem Netzwerkverschiedene Arten von Filamenten, einschließlich Aktin und Tubulin. Während der Parasit die Entwicklungsstadien durchläuft, unterliegt sein Zytoskelett mehreren radikalen Reorganisationen. Insbesondere erfordern Plasmodien ein sehr spezifisches Zytoskelett, um die Membranbarrieren seiner Wirtszellen zu bewegen und zu durchdringen. Diese beiden Prozesse sind von zentraler Bedeutung für die Pathogenese der Parasiten, die Malaria verursachen.
„Aufgrund der sehr geringen Größe des Plasmodiums – 50Mal kleiner als eine menschliche Zelle – ihr Zytoskelett zu erkennen, ist ein großes technisches Problem. Aus diesem Grund haben wir unser Expansionsmikroskopieprotokoll angepasst. Dabei wird eine biologische Probe aufgeblasen und dabei ihre ursprüngliche Form beibehalten. So konnten wir Plasmodien mit einer Auflösung beobachten, die bisher nicht möglich war“, erklären Héloïse Berthier und Virginia Hamel, Forscherinnen von UNIGE.
Wissenschaftlerinnen beobachteten den Parasiten im Stadiumookinetes, die Form, die für das Eindringen in den Mitteldarm der Mücke verantwortlich ist. Dies ist ein wichtiger Schritt in der Ausbreitung der Malaria. An der Spitze des Parasiten sahen Biologen eine Struktur aus Tubulin. Es ähnelt dem Konoid, einem Organell, das an der Invasion der Wirtszellen in den verwandten Apicomplexa-Parasiten beteiligt ist.
Entdeckung dieses rudimentären Konoidsunterstreicht die Leistungsfähigkeit der Expansionsmikroskopie, mit der Zytoskelettstrukturen im Nanobereich betrachtet werden können, ohne dass spezielle Mikroskope erforderlich sind.
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Anopheles-Mücken - Gattung DipteraInsekten, von denen viele Arten Träger menschlicher Parasiten sind - Malaria plasmodia. Anopheles bilden zusammen mit den Gattungen Bironella und Chagasia die Unterfamilie Anophelinae.
Zwischenfilamente (PF, Nanofilamente) -fadenförmige Strukturen spezieller Proteine, eine der drei Hauptkomponenten des Zytoskeletts eukaryotischer Zellen. Enthalten sowohl im Zytoplasma als auch im Zellkern der meisten eukaryotischen Zellen.
Actin ist ein globuläres Protein, aus dem Mikrofilamente gebildet werden - eine der Hauptkomponenten des Zytoskeletts eukaryotischer Zellen.
Tubulin ist das Protein, aus demMikrotubuli. In ihnen sowie im Zytoplasma von Zellen liegt es in Form eines Dimers aus einem α-Tubulinmolekül und einem β-Tubulinmolekül vor. Als Teil eines solchen Dimers ist an jedes Tubulinmolekül ein GTP-Molekül gebunden. Jede dieser Untereinheiten hat drei Domänen.
Bei der Methode der Expansionsmikroskopie werden die untersuchten Proteine in ein dichtes Netzwerk von Molekülen des quellenden Polyelektrolytgels eingebaut, wodurch die Probe physikalisch vergrößert wird.