Parasiten wie Toxoplasma gondii und der Malariaparasit Plasmodium falciparum sind auf schnelle, präzise gesteuerte Bewegungen angewiesen, um ihren Lebenszyklus zu vollenden. Um sich in Bewegung zu setzen, müssen sie an ihrer Vorderseite Aktinfilamente aufbauen und diese mit einem molekularen Mechanismus verbinden, der Kraft erzeugt. Wie diese Vorgänge koordiniert werden, war bislang unklar.
Zwei Enzyme steuern die Bewegung
Ein Team unter Leitung von Dr. Elena Jimenez-Ruiz an der Veterinärmedizinischen Fakultät der LMU hat nun gezeigt, dass bei T. gondii zwei Lysin-Methyltransferasen nacheinander am spitzen Ende des Parasiten aktiv werden.
Das neu charakterisierte Enzym PCKMT positioniert den Aktin-Nukleator Formin-1 an der Parasitenspitze, was den lokalen Aktinaufbau und das Hervortreten des sogenannten Konoids ermöglicht, einer spezialisierten Struktur, die an der Invasion beteiligt ist. Eine zweite Methyltransferase, AKMT, ist dann an der nachgelagerten Reorganisation beteiligt, die das Aktin-Netzwerk mit der Kraftübertragung koppelt.
Ohne PCKMT verlieren Parasiten Kraft
„Was uns überrascht hat, ist, dass die Methylierung hier nicht im Zellkern stattfindet, wo sie am besten untersucht ist, sondern direkt am Bewegungsapparat des Parasiten“, sagt Jimenez-Ruiz. „Diese beiden Enzyme scheinen für den Übergang von einem bewegungsbereiten Parasiten hin zu einem Parasiten zu sorgen, der tatsächlich Kraft erzeugen kann.“
Nachdem das Team PCKMT künstlich deaktivierte, konnte sich Formin-1 nicht mehr korrekt lokalisieren, der Aktinaufbau setzte nicht ein, und die Parasiten waren nicht mehr in der Lage, sich effizient zu bewegen, Wirtszellen zu verlassen oder in neue einzudringen.
Neue Angriffspunkte gegen Parasiten
Die Forschenden fanden außerdem heraus, dass sich das verwandte Enzym PfSET9 am oberen Ende von P. falciparum lokalisiert und dass dessen Abbau die Invasion roter Blutkörperchen stark beeinträchtigt, was darauf hindeutet, dass dieses Regulationsprinzip möglicherweise auf alle sogenannten Apicomplexa-Parasiten zutrifft.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Lysinmethylierung eine unerwartete regulatorische Ebene darstellt, die Signalübertragung, Aktivierung des Zytoskeletts und mechanische Kraft miteinander verbindet. Da diese Methyltransferasen spezifisch für Apicomplexa-Parasiten sind, könnten sie vielversprechende Ansatzpunkte für die Arzneimittelentwicklung bieten: Wirkstoffe, die ihre Aktivität blockieren, könnten die Bewegung und Invasion der Parasiten stören, ohne auf entsprechende Enzyme in menschlichen Zellen abzuzielen.
Quelle: Ludwig-Maximilians-Universität München
Originalpublikation: Qin, P., Kumar, T., Koczy, O. et al., Dual apical methyltransferases orchestrate motility initiation in apicomplexan parasites, Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-026-77078-y
