LMU-onderzoekers hebben een cruciaal signaleringsmechanisme ontcijferd waarmee trypanosomen de speekselklieren van de vliegen kunnen bereiken.

Tseetseevliegen komen veel voor in een groot deel van Afrika. Ze voeden zich met het bloed van mensen en andere dieren. Daarbij kunnen ze trypanosomen, een protozoaire parasiet, overbrengen. Trypanosoma brucei veroorzaakt slaapziekte bij mensen. Ziekteverwekkers infiltreren de gastheer via het speeksel van geïnfecteerde tseetseevliegen:vanuit het bloed bereiken ze de hersenen, met dodelijke symptomen als ze niet worden behandeld.

Maar hoe komen trypanosomen na hun bloedmaaltijd in de speekselklieren van tseetseevliegen? Dr. Sabine Bachmaier en professor Michael Boshart van de afdeling Genetica van de faculteit Biologie van de LMU hebben samen met wetenschappelijke collega's een verrassend antwoord op deze vraag gevonden.

Ze laten zien dat een signaleringsapparaat aan de flagellaire punt van de protozoa de migratie van trypanosomen in de tseetseevlieg regelt via de boodschapper die bekend staat als cyclisch adenosinemonofosfaat (cAMP). De verwijdering van een component van het enzymcomplex dat het cAMP-signaleringsmolecuul produceert, was voldoende om infectie van de vliegen te voorkomen. De resultaten van het onderzoek zijn nu gepubliceerd in Nature Communications .

Inzichten in het regelgevende netwerk

Ter achtergrond:Runderen en antilopen zijn natuurlijke reservoirs van Trypanosoma brucei. Tijdens een bloedmaaltijd komen ziekteverwekkers in het maagdarmkanaal van tseetseevliegen. Om te overleven en zich verder te verspreiden, moeten trypanosomen zich aanpassen aan hun veranderende omgeving. Ze migreren heen en weer tussen de bloedbaan en de weefsels van een zoogdiergastheer en tussen het spijsverteringskanaal en de speekselklieren van een tseetseevlieg, waarbij ze een reeks ontwikkelingsstadia doorlopen.

"Ons project is gebaseerd op verschillende internationale samenwerkingen met onderzoeksgroepen in Parijs, Antwerpen en Rio de Janeiro", zegt Bachmaier. "We waren al lang geïnteresseerd in de vraag hoe parasieten erin slagen zich te oriënteren in de tseetseevlieg - en hoe dit kan worden voorkomen om de overdracht van de ziekte te beheersen."

Ongeveer tien jaar geleden identificeerde de onderzoeksgroep een nieuwe en trypanosoom-specifieke component van de cAMP-signaleringsroute:het cyclische AMP-responseiwit 3 (CARP3). "Onze ontdekking dat CARP3 voornamelijk wordt gevonden aan het uiteinde van de flagella van trypanosomen, bracht ons op de geur van een gespecialiseerd signaalapparaat voor de oriëntatie van de parasieten in de tseetseevlieg", zegt Bachmaier.

Toen de onderzoekers het CARP3-gen door middel van genetische manipulatie verwijderden, veranderde ook de samenstelling van de enzymen (adenylaatcyclasen) die cAMP produceren aan de flagellaire punt. "Trypanosomen waren vervolgens niet meer in staat om tseetseevliegen efficiënt te koloniseren", legt de wetenschapper uit. "In de speekselklieren vonden we geen enkele cel van de parasieten meer."

Van fundamenteel onderzoek tot toepassing:Het doel van een langetermijnstrategie zou kunnen zijn om de interacties tussen CARP3 en adenylaatcyclasen te verminderen. Dit zou bijvoorbeeld kunnen door middel van een synthetisch peptide dat in de vliegen zou worden geproduceerd met behulp van de techniek die bekend staat als paratransgenese. Zonder de speekselklieren van tseetseevliegen te koloniseren, zouden de trypanosomen niet langer worden overgedragen. + Verder verkennen

Hoe Nagana wordt gedragen door tseetseevliegen