Stabilität verstehen: Wie Mikrotubuli die Form des Malaria-Parasiten bestimmen
Der Malaria-Parasit Plasmodium besitzt eine erstaunliche Fähigkeit: In jedem Stadium seines Lebenszyklus nimmt er eine andere Form an und kann gleichzeitig hohen mechanischen Belastungen standhalten. Möglich wird dies durch sein Mikrotubuli-Zytoskelett – ein hochdynamisches Netzwerk, das der Zelle Struktur, Stabilität und Beweglichkeit verleiht. Noch weitgehend ungeklärt ist jedoch, wie die inneren Strukturelemente dieser Mikrotubuli, sogenannte Microtubule Inner Proteins (MIPs), zu dieser außergewöhnlichen Stabilität beitragen.
Im Projekt „Function of microtubule inner proteins in Plasmodium morphology and mechanics throughout its life cycle“ untersucht das Team, wie MIPs die Dynamik und Robustheit der Mikrotubuli beeinflussen und wie sich daraus die mechanischen Eigenschaften des gesamten Parasiten entwickeln. Dazu werden Mikrotubuli des Parasiten im Labor aus gereinigten Bestandteilen nachgebaut und mit modernsten optischen und biophotonischen Methoden analysiert. Zusätzlich werden Parasitenstadien unter kontrollierten äußeren Bedingungen untersucht und MIP-Mutanten erzeugt, um besser zu verstehen, wie Plasmodium unter Stress reagiert und seine Form erhält.
Das Ziel: Ein umfassendes Bild darüber gewinnen, wie sich molekulare Eigenschaften einzelner Mikrotubuli auf die Zellstruktur und Funktion des Parasiten auswirken. Diese Erkenntnisse können dabei helfen, die Biomechanik von Plasmodium grundlegend zu verstehen – und neue Ansatzpunkte für zukünftige therapeutische Strategien aufzuzeigen.
Förderung: DFG, Projekt DI 1226/11-1 und RE 3925/7-1
Laufzeit: September 2026 – August 2029
Fördersumme: 315.187 EUR
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Publikationen:
(1) Henkin, G. & Reber, S. (2025). Microtubules: Decoding tubulin diversity with help from an amoeba. Current Biology, 35(2).
(2) Troman, L., de Gaulejac, E., Biswas, A., Stiens, J., Kuropka, B., Moores, C. A. & Reber, S. (2025). Mechanistic basis of temperature adaptation in microtubule dynamics across frog species. Current Biology.
(3) Kim, K., Biswas, A., Guck, J. & Reber, S. (2025). Measuring Molecular Mass Densities at Subcellular Resolution Using Optical Diffraction Tomography. Methods Mol Biol, 119–141.
(4) Borchert, M., Hellinga, J. R., Reber, S., Krücken, J. & von Samson-Himmelstjerna, G. (2024). Benzimidazole inhibits Haemonchus contortus microtubule dynamics by intradimer structural changes observed by in silico modeling. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics.
(5) Reber, S., Singer, M. & Frischknecht, F. (2023). Cytoskeletal dynamics in parasites. Current Opinion in Cell Biology, 86, 102277.
(6) Hirst, W. G., Fachet, D., Kuropka, B., Weise, C., Saliba, K. J. & Reber, S. (2022). Purification of functional Plasmodium falciparum tubulin allows for the identification of parasite-specific microtubule inhibitors. Current Biology, 32, 919–926.
(7) Kletter, T., Biswas, A. & Reber, S. (2022). Engineering metaphase spindles: Construction site and building blocks. Current Opinion in Cell Biology, 79.
(8) Hirst, W. G., Kiefer, C., Abdosamadi, M. K., Schäffer, E. & Reber, S. (2020). In Vitro Reconstitution and Imaging of Microtubule Dynamics by Fluorescence and Label-free Microscopy. STAR Protocols, 1(3), 100177.
(9) Reusch, S., Biswas, A., Hirst, W. G. & Reber, S. (2020). Affinity Purification of Label-free Tubulins from Xenopus Egg Extracts. STAR Protocols, 1(3).
(10) Hirst, W. G., Biswas, A., Mahalingan, K. K. & Reber, S. (2020). Differences in intrinsic tubulin dynamic properties contribute to spindle length control in Xenopus species. Current Biology, 30(11).
