CARP3 är en flagellspetsregulator av social motilitet (SoMo) och är väsentlig för kolonisering av tsetseflugans spottkörtlar. en SoMo-analys av procyklisk T. brucei AnTat 1.1 vildtyp (WT), karp3-knock-out (KO, oberoende kloner KO1, KO2) eller in situ CARP3-räddning (resc, oberoende kloner resc1, resc2). Western blotten undersöktes med anti-CARP3 och anti-PFR-A/C (laddningskontroll). b SoMo-analys på tetracyklin (Tet)-inducerbart RNAi av CARP3 (-Tet / +Tet 24 h) och den parentala AnTat 1.1 1313-cellinjen. Western blot visar CARP3-repression detekterad av antikroppar som i (a). c Illustration av matsmältningssystemet och spottkörtlarna hos en tsetsefluga (anpassad från91). d Infektionshastigheter för tsetseflugans mitttarm (MG) eller spottkörtlar (SG) med T. brucei AnTat 1.1-cellinjer som i (a). Flugor dissekerades 34-36 dagar p.i., n (flugor) =48 (WT), 50 (KO1), 50 (KO2), 40 (rescl). 10 mM L-glutation inkluderades i blodmåltiden (Institute of Tropical Medicine Antwerp tsetse flugkoloni). Indirekt immunfluorescensanalys av CARP3 (grön) i T. brucei AnTat 1.1 procyklisk form WT (e) eller carp3 KO (f). De övre panelerna visar CARP3 (grön) och kärn- och mitokondrie-DNA färgat med DAPI (blått), de nedre panelerna visar en överlagring med axonemet (röd; färgad med antikroppen mAB25). I (e) visas celler i olika cellcykelstadier (1K1N, 2K1N, 2K2N; K-kinetoplast, N-kärna). g Indirekt immunofluorescensanalys av CARP3 (grön) som i (e, f) under odlingsdifferentiering från blodomlopp till procykliska former. Skalstapel i (e–g) 5 µm. Källdata till (a, b) och (d) tillhandahålls som källdatafil. Kredit:Nature Communications (2022). DOI:10.1038/s41467-022-33108-z
LMU-forskare har dechiffrerat en avgörande signalmekanism som gör det möjligt för trypanosomer att nå flugornas spottkörtlar.
Tsetseflugor är vanliga i stora delar av Afrika. De livnär sig på blod från människor och andra djur. I processen kan de överföra trypanosomer, en protozoisk parasit. Trypanosoma brucei orsakar sömnsjuka hos människor. Patogener infiltrerar värden genom saliven från infekterade tsetseflugor:från blodet når de hjärnan, vilket leder till dödliga symtom om de inte behandlas.
Men hur kommer trypanosomer in i spottkörtlarna på tsetseflugor efter deras blodmåltid? Dr Sabine Bachmaier och professor Michael Boshart från avdelningen Genetik vid LMU:s biologiska fakultet har tillsammans med forskarkollegor hittat ett överraskande svar på denna fråga.
De visar att en signalapparat vid protozoernas flagellära spets styr migrationen av trypanosomer i tsetseflugan via budbäraren känd som cykliskt adenosinmonofosfat (cAMP). Avlägsnandet av en komponent av enzymkomplexet som producerar cAMP-signalmolekylen var tillräckligt för att förhindra infektion av flugorna. Resultaten av studien har nu publicerats i Nature Communications .
Insikter i det regulatoriska nätverket
Som bakgrund:Nötkreatur och antilop är naturliga reservoarer av Trypanosoma brucei. Under en blodmåltid kommer patogener in i mag-tarmkanalen hos tsetseflugor. För att överleva och fortplanta sig ytterligare måste trypanosomer anpassa sig till sin föränderliga miljö. De vandrar fram och tillbaka mellan blodomloppet och vävnaderna hos en däggdjursvärd och mellan matsmältningskanalen och spottkörtlarna hos en tsetsefluga, varvid de passerar genom en rad utvecklingsstadier.
"Vårt projekt bygger på flera internationella samarbeten med forskargrupper i Paris, Antwerpen och Rio de Janeiro", säger Bachmaier. "Vi har länge varit intresserade av frågan om hur parasiter lyckas orientera sig i tsetseflugan - och hur detta skulle kunna förhindras för att kontrollera överföringen av sjukdomen."
För cirka tio år sedan identifierade forskargruppen en ny och trypanosomspecifik komponent i cAMP-signalvägen - det cykliska AMP-svarsproteinet 3 (CARP3). "Vår upptäckt att CARP3 finns främst i spetsen av trypanosomes flagella satte oss på doften av en specialiserad signalapparat för orienteringen av parasiterna i tsetseflugan", säger Bachmaier.
När forskarna tog bort CARP3-genen med hjälp av genteknik förändrades också sammansättningen av enzymerna (adenylatcyklaser) som producerar cAMP i flagellspetsen. "Trypanosomer kunde sedan inte längre effektivt kolonisera tsetseflugor", förklarar forskaren. "I spottkörtlarna hittade vi inte en enda cell av parasiterna längre."
Från grundforskning till tillämpning:Målet med en långsiktig strategi kan vara att försämra interaktionerna mellan CARP3 och adenylatcyklaser. Detta skulle till exempel kunna göras med hjälp av en syntetisk peptid som skulle produceras i flugorna med den teknik som kallas paratransgenes. Utan att kolonisera tsetseflugornas spottkörtlar skulle trypanosomerna inte längre överföras. + Utforska vidare
