Ontrafeling van de moleculaire basis voor de activatie van trypanosomale receptor adenylate cyclasen via stimulus-geïnduceerde conformationele wijzigingen in het ectodomein.

Verwaarloosde tropische ziekten ("neglected tropical diseases", NTDs) omvatten een brede waaier aan infectieziekten die voorkomen in (sub)tropische gebieden en > 1 miljard mensen treffen. NTDs worden gekenmerkt door een beduidende mortaliteit en hoge morbiditeit, waardoor ze een ernstige impact hebben op de levenskwaliteit en socio-economische status. De WHO heeft 20 NTDs opgelijst die aangepakt moeten worden in het kader van het algemeen welzijn van de wereldbevolking. Drie hiervan worden veroorzaakt door kinetoplastiden, een groep enkelcellige eukaryoten die ook de parasieten van de Trypanosoma en Leishmania genera omvatten. Trypanosomen veroorzaken dierlijke en menselijke trypanosomiase ("animal trypanosomiasis, AT" en "human trypanosomiasis, HT"). Terwijl anthroponotische HT (T. brucei gambiense) wordt gezien als een relatief kleine bedreiging, blijft zoonotische HT (T. b. rhodesiense) een significant gezondheidsprobleem. AT (T. b. brucei, T. congolense, T. vivax, T. evansi) heeft een aanhoudende en vernietigende socio-economische ompact op de getroffen gebieden (~$5 miljard aan jaarlijkse verliezen). De strijd tegen trypanosomen vereist een georchestreerde aanpak waarin vaccinatie en chemotherapeutische behandeling een belangrijke rol spelen. De ontwikkeling van een effectief vaccin wordt echter bemoeilijkt door het bestaan van gesofisticeerde parasitaire immuun-ontwijkingsmechanismen en de huidige geneesmiddelen voldoen niet aan de verwachtingen. De nood aan alternatieve strategieen voor controle en behandeling van trypanosomiase is dus hoog, hetgeen actief onderzoek vereist naar de immunobiologie van trypanosomen. De levenscyclus van trypanosomen vereist twee gastheren: de tseetsee vlieg en zoogdieren. Om dit mogelijk te maken, hebben trypanosomen zich meester gemaakt in het ontwijken van het immuunsysteem, en het zich aanpassen aan en ontwikkelen onder veranderende omstandigheden. De moleculaire mechanismen die dit mogelijk maken, werden echter nog niet uitgebreid onderzocht. Trypanosomale receptor adenylate cyclases (TrypRACs) spelen hierbij een fundamentele rol. De TrypRACs stellen een grote eiwitfamilie voor die een geconserveerde architectuur bezitten. Hierbij vormt een enkele transmembranaire helix een brug tussen een N-terminaal extracellulair domein en een cytosolisch enzymatisch domein met cyclase activiteit. In zowel de zoogdier- als insectgastheer komen specifieke TrypRACs tot expressie. In de zoogdiergastheer werd reeds aangetoond dat de TrypRAC ESAG4 verantwoordelijk is voor een massale productie van cAMP, hetgeen op haar beurt leidt tot de inhibitie van de synthese van TNF-α door immuuncellen van de gastheer. Dit blijkt essentieel te zijn om het immuunsysteem te omzeilen bij de start van een infectie. In de tseetsee vlieg, coordineren verscheidene insect-specifieke TrypRACs zogenaamde "sociale motiliteit (SoMo)", een vorm van parasitaire motiliteit die essentieel is voor een succesvolle infectie van de insectvector. SoMo wordt gereguleerd door een cAMP signalisatiecomplex dat bestaat uit specifieke TrypRAC isovormen (vooral de TrypRAC ACP5 is essentieel). Onze preliminaire data tonen aan dat het TrypRAC ectodomein cruciaal is voor de controle van de cyclase-activiteit, maar de onderliggende moleculaire mechanismen werden nog niet opgehelderd. Vooral de invloed van natuurlijke liganden op de structuur-functie relatie van de TrypRACs blijft ongekend terrein. Om deze redenen is het doel van dit project om de moleculaire aspecten van TrypRAC ectodomein-ligand interacties in kaart te brengen via een combinatie van functionele, biofysische en structurele methoden (het verblijf aan de UAntwerpen is hierbij cruciaal voor het structureel luik). Wij stellen dat de TrypRAC ectodomeinen veelbelovende doelwitten zijn voor de ontwikkeling van nieuwe anti-trypanosomale therapieen en dat een grondige karakterisering van hun structuur-functie relatie enorm waardevolle inzichten zal opleveren.

Trefwoorden:PROTEÏNES, STRUCTURELE BIOLOGIE, TRYPANOSOMEN

Disciplines:Proteïnen, Parasitologie, Structurele biologie, Moleculaire biofysica

Project type:Samenwerkingsproject