Charakterisierung der biologischen Funktion der Plasmodium falciparum Calcium-abhängigen Proteinkinase 1

Im Rahmen dieser Arbeit wurden biologische Funktionen einer Proteinkinase des Erregers der Malaria tropica, genauer der „Plasmodium falciparum calcium dependent protein kinase 1“ (PfCDPK1), in parasitären Blutstadien untersucht.rnUm Einblicke in die Funktion der Kinase, die sie in den extrazellulären Kompartimenten des Parasiten übernimmt, zu gewinnen, wurden sechs Proteine untersucht, die dasselbe Translokationsignal wie PfCDPK1 besitzen. Es konnte gezeigt werden, dass fünf der untersuchten Proteine mit der PfCDPK1 im Bereich der parasitophoren Vakuole sowie des tubovesikulären Systems co-lokalisiert sind. Deletionsmutanten, denen das Translokationssignal fehlte, sowie ein Peptid, das lediglich aus diesem bestand, bestätigten, dass die Translokation in die extrazellulären Kompartimente von keinen weiteren Faktoren, außer dem Signalmotiv abhängt. Mit PfCAP und PfRKIP konnten zwei Regulatoren der PfCDPK1 identifiziert werden. PfARM, Pfrab_5b sowie PfGAP45 sind Substrate der PfCDPK1. Mit Hilfe von massenspektrometrischen Messungen wurde der Phosphorylierungsstatus der untersuchten Proteine durch die PfCDPK1 sowie der Autophosphorylierungsstatus der Kinase bestimmt, um Rückschlüsse auf regulatorische Prozesse ziehen zu können.rnDie Phosphorylierung von PfGAP45 durch die PfCDPK1 steht vermutlich mit dem Invasionsprozess des Parasiten in direktem Zusammenhang, da gezeigt wurde, dass eine Hemmung der Kinase mit PP1 einen 90%igen Rückgang an neu infizierten Erythrozyten zur Folge hatte.rnrn

The biological functions of Plasmodium falciparum calcium dependent protein kinase 1 (PfCDPK1) from the pathogen causing malaria tropica were examined in parasite blood stages. To investigate the function of PfCDPK1 in the extracellular compartments of the parasite, six proteins that have the same signalling motif as PfCDPK1 were analyzed. Five of these proteins co-localized with PfCDPK1 in the parasitophorous vacuole and the tubovesicular system. Mutational analyses showed that the signalling motif itself is sufficient to target proteins to the extracellular compartments and that no further factors are required.rnWith PfCAP and PfRKIP, two regulatory systems of PfCDPK1 could be identified in addition to calcium. PfARM, Pfrab_5b and PfGAP45 are substrates of PfCDPK1. In order to obtain insight into possible regulatory mechanism, the PfCDPK1 phosphorylation sites of the individual substrates as well as the autophosphorylation sites of the kinase itself were determined by mass spectrometry. PfGAP45 phosphorylation seems to be involved in parasite invasion as the inhibition of PfCDPK1 by PP1 reduce the invasion of new erythrocytes by 90%. rnrn