Food or foe: Interaction of myxozoans with red blood cells

Theoretischer Background: Parasiten der Gruppe der Myxozoen (Cnidaria) sind vor allem als Krankheitserreger aus der Aquakultur bekannt. Einige Arten werden als neu auftretende und bedrohliche Pathogene eingestuft, da ihre Ausbreitung oder der Krankheitsgrad mit dem Klimawandel zusammenhängt. Trotz der offensichtlichen Notwendigkeit gibt es keine Behandlung oder Impfung gegen Myxozoen. Lösungen verzögern sich aufgrund von Besonderheiten der biologischen und molekularen Eigenschaften von Myxozoen und fehlenden Studien zur Wirtsausbeutung und spezifischen Gen-/Proteinfunktionen. Als unser Labormodell haben wir über die letzten Jahre Sphaerospora molnari, ein Myxozoon des Karpfens, etabliert. Die Art vermehrt sich im Blut und unsere vorläufigen Daten deuten stark darauf hin, dass S. molnari ein hämatophager Parasit ist. Unabhängig vom Ort der Proliferation tritt Anämie häufig bei Frühinfektionen mit pathogenen Myxozoen aus verschiedenen phylogenetischen Zweigen auf.Hypothesen: Wir nehmen an, dass Myxozoen rote Blutkörperchen als wesentliche Energiequelle des Wirts nutzen. Hämoglobinolyse erfordert die Aktivierung eines teilgeordneten Pathways aus mehreren proteolytischern Enzymen, und wir vermuten, dass die Inaktivierung dieser Enzyme äußerst schädliche Auswirkungen auf die Parasitenentwicklung hat, oder einen Wechsel zu alternativen Wirtsressourcen zu Folge hat. Wir gehen davon aus, dass der Grad der Wirtshämoglobinabhängigkeit mit einem teilweisen oder vollständigen Verlust der endogenen Häm-Biosynthese des Parasiten verbunden ist, umgekehrt jedoch die Fähigkeit zur Entgiftung von Häm erfordert. Unsere vorläufigen Daten zeigen auch, dass rote Blutkörperchen in Fischen auf die Ausbeutung durch Parasiten reagieren und sich ihr teilweise widersetzen können, da sie unterschiedliche Immunfaktoren und Rezeptoren exprimieren.Forschungsansatz: Wir werden Transkriptomik, Proteomik und biochemische Aktivitätsprofile verwenden, um die hämoglobinolytische Kaskade an Proteasen in S. molnari zu charakterisieren. Vergleichende In-vitro- und In-silico-Analysen werden zeigen, ob Hämoglobin eine universelle Wirtsproteinquelle ist und inwieweit der Häm-Biosyntheseweg in den unterschiedlichen phylogenetischen Gruppen an Myxozoen reduziert ist. Wir werden die hämoglobinolytische Protease SmolCathL2 rekombinant herstellen und biochemisch charakterisieren, ihre Interaktionspartner bestimmen und sie mittels Immunfluoreszenz- und Immunogold-Techniken intrazellulär lokalisieren. In einem zweiten Schritt werden wir die Auswirkungen des SmolCathL2-Knockdowns mithilfe von CrisprCAS9-Mutanten bestimmen. Abschließend werden wir die Genexpressionsignaturen von Erythrozyten vergleichen, die in vitro lebenden und inaktivierten S. molnari Parasiten ausgesetzt waren.Grad der Originalität/Innovation: Das Projekt wird erstmalig Wissen über die Hämatophagie von Myxozoen und die Wechselwirkungen zwischen roten Blutkörperchen des Wirtes und Parasiten liefern und unser Verständnis der Ausbeutung des Wirts und der gegenseitigen Anpassung erheblich verbessern, indem es eine Synthese moderner Ansätze und innovativer Methoden nutzt, die bisher in diesem Bereich noch nicht angewendet wurden.Hauptforschungspartner: Prof. Astrid S. Holzer (Veterinärmedizinische Universität Wien), Dr. Pavla Sojková (Biologisches Zentrum der Tschechischen Akademie der Wissenschaften), Dr. Zdeněk Franta (Universität von Südböhmen).

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Klinisches Zentrum für Populationsmedizin bei Fisch, Schwein und Geflügel

University of South Bohemia in České Budějovice
Funktion: Partner
Abteilung: Faculty of Sciences
Czech Academy of Sciences, Biology Centre
Funktion: Partner
Abteilung: Institute of Parasitology