Trypanosoma brucei : Untersuchungen zum Lebenszyklus, zur Differenzierung und zur Wachstumshemmung durch den Eisenchelator Deferoxamin unter besonderer Berücksichtigung der Ribonukleotid-Reduktase

Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit standen Untersuchungen, die zu einem besseren Verständnis der Desoxyribonukleotid-Synthese, des Eisenstoffwechsels und der Differenzierung von Trypanosomen beitragen sollten. Aus diesem Grund umfasste die Arbeit drei Untersuchungsschwerpunkte. Die Ribonukleotid-Reduktase katalysiert die Umsetzung von Ribonukleotiden zu Desoxyribonukleotiden und spielt somit eine wichtige Rolle bei der DNA- Synthese. Mit immunologischen Methoden konnte gezeigt werden, dass die R1- Untereinheit des Enzyms in der schlanken und gedrungenen Blutform, sowie in der prozyklischen Insektenform vorhanden ist. Im Gegensatz dazu kommt die R2-Untereinheit nur in der proliferierenden schlanken Blutform und der prozyklischen Insektenform vor, nicht jedoch bei den im Zellarrest befindlichen gedrungenen Bluttrypanosomen. Mit molekularbiologischen Methoden konnte die mRNA der R1- und R2-Proteine in allen drei Entwicklungsstadien des Parasiten in etwa gleicher Menge nachgewiesen werden. Somit lässt sich folgern, dass die Ribonukleotid-Reduktase in T. brucei durch eine posttranskriptionale Regulation der R2-Untereinheit kontrolliert wird. Eine Regulation der Ribonukleotid-Reduktase im Zellzyklus von T. brucei konnte nicht nachgewiesen werden. Eisen stellt für Bluttrypanosomen einen essentiellen Wachstumsfaktor dar. Mit dem Eisenchelator Deferoxamin wurde der Einfluss einer Störung des Eisenhaushaltes auf Bluttrypanosomen untersucht. Deferoxamin-behandelte Trypanosomen zeigten gegen uber unbehandelten Parasiten eine deutlich geringere DNA- Syntheserate und Atmung. Die Wirkung des Chelators scheint jedoch nicht auf eine Komplexierung Enzym-gebundenen Eisens zurückzuführen zu sein. Die Behandlung der Holoenzyme (Ribonukleotid-Reduktase, Alternative Oxidase, Superoxid-Dismutase) mit Deferoxamin zeigte keinen Einfluss auf deren Aktivität. Die Wirkung des Chelators beruht vermutlich auf einer Depletierung intrazelären Eisens, das somit nicht mehr für den Einbau in neu-synthetisiertes Apoenzym zur Verfügung steht. Monomorphe Trypanosomenstämme haben im Gegensatz zu pleomorphen Stämmen die Fähigkeit verloren, sich zu differenzieren. Der Grund dafür ist vermutlich ein Defekt des cAMP-Signaltransduktionsweges. Im Rahmen der Arbeit konnte durch die Inkubation kulturadaptierter monomorpher Bluttrypanosomen mit dem membranpermeablen cAMP-Derivat 8-(4-Chlorphenylthio)-cAMP(pCPTcAMP) die Differenzierung der Parasiten zur gedrungenen Blutform erreicht werden. Die auf diese Weise erzeugte gedrungene Blutform besaß die Fähigkeit, sich zur prozyklischen Insektenform weiterzuentwickeln. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass die Unfähigkeit monomorpher Trypanosomen, sich zu differenzieren, in einem Defekt in der Perzeption oder Transduktion des Differenzierungssignals liegt, nicht aber in der anschließenden Signalweiterleitung