Malaria-Erreger können sich in Blutzellen rasant vermehren. Wissenschaftler haben nun mehr über den ungewöhnlichen Vermehrungszyklus Erregers Plasmodium herausgefunden. Es scheint chaotisch – aber zielführend.
Die Tropenkrankheit Malaria wird von einzelligen Parasiten, den sogenannten Plasmodien hervorgerufen, deren Entwicklungszyklus sehr komplex ist: Durch einen Mückenstich übertragen, wandern die Parasiten in die Blutgefäße und in die Leber. Von dort aus befallen sie die roten Blutkörperchen und vermehren sich rasant. Viele Details dieser ungewöhnlichen Vermehrungsstrategie stellen Wissenschaftler bis heute vor Rätsel: In der Regel vermehren sich einzelne Zellen, indem sie sich in zwei Tochterzellen teilen. Beim Malariaerreger teilt sich zunächst jedoch nur der Zellkern inklusive Erbgut, bis rund 20 Zellkerne in einer einzigen Zelle entstanden sind. Erst dann werden diese in neue Parasiten verpackt und befallen die nächsten Blutkörperchen.
Einzigartig ist dabei vor allem die Autonomie der Zellkerne: Obwohl sie sich in einer einzigen Zelle befinden, teilen sich die Zellkerne nicht synchron auf ein zentrales Signal hin, sondern scheinbar unabhängig voneinander. Doch warum verdoppeln sich die parasitischen Einzeller nicht einfach mehrmals in Folge, wie dies die meisten anderen Zellen tun? Dieser Frage sind nun Heidelberger Wissenschaftler nachgegangen.
Mit Hilfe eines fluoreszierenden Parasitenstamms analysierten die Forscher die Dynamik der ersten Kernteilungen. Daraus entwickelten sie anschließend ein mathematisches Modell, um die Kernteilung zu simulieren. Mithilfe des Modells fand das Team schließlich heraus, dass die Teilung der Parasitenkerne gar nicht so unkoordiniert verläuft, wie es erscheint. Ihre Ergebnisse zeigen, dass die Mutterzelle die Teilungen bei ungefähr 20 Kernen stoppt, sodass alle Kerne gleichzeitig in neue Tochterzellen verpackt werden können. Darüber hinaus verlangsamt sich die Teilungsgeschwindigkeit mit der Anzahl der Kerne.
Doch was genau bringt diese Dynamik? Die Wissenschaftler vermuten, dass sich die neu entstehenden Zellkerne durch die fehlende Synchronisation nicht gegenseitig die knappen Ressourcen in den nährstoffarmen Blutzellen streitig machen und sich die Parasiten daher schneller vermehren können. „Der Grund dafür sind wahrscheinlich die begrenzten Ressourcen in den Blutzellen“, erläutert Studienautor Dr. Markus Ganter.
„Je mehr Kerne es gibt, desto häufiger kommt es vor, dass sich zwei oder mehr von ihnen zufällig zur selben Zeit teilen und gleichzeitig bestimmte, nur begrenzt zur Verfügung stehende Stoffe benötigen. Die Abläufe verlangsamen sich. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass die Vermehrung schneller geht, wenn sich die Kerne nicht zur gleichen Zeit verdoppeln. Diese Teilungsstrategie könnte also der Notwendigkeit einer schnellen Vermehrung geschuldet sein.“ Die Ergebnisse helfen nun dabei, die Mechanismen des weit verbreiteten und bislang schwer einzudämmenden Erregers besser zu verstehen.
Dieser Text basiert auf einer Pressemitteilung des Universitätsklinikums Heidelberg. Hier findet ihr die Originalpublikation.
Bildquelle: Cameron Webb, unsplash
