Kohlenstoffmetabolismus und Stoffwechselregulierung im akuten und persistierenden Stadium von Toxoplasma gondii

Toxoplasma gondii ist ein obligat intrazellulärer Parasit fast aller warmblütigen Wirbeltiere und dient als Modellorganismus, um die Biologie verwandter Parasiten zu untersuchen. Die erfolgreiche Infektion und Übertragung von T. gondii beruht auf der Fähigkeit, zwischen den schnell replizierenden Tachyzoiten (akutes Stadium) und im Gewebe ruhenden Bradyzoiten (chronisches Stadium) zu wechseln. Der Übergang zwischen diesen beiden Phasen geht mit einer Adaption von Biomasse und Stoffwechsel einher. Eine präzise wechselseitige Regulation der Stoffwechselwege (Glykolyse, Citratzyklus, Pentosephosphatwegs, Gluconeogenese) ist von zentraler Bedeutung, um sich an die variablen Kohlenstoff-Anforderungen beider Stadien anzupassen. Wir haben Glucose und Glutamin bereits als die beiden wichtigsten bioenergetischen Nährstoffe für Tachyzoiten beschrieben. Unser Ziel ist es nun, das Zusammenwirken dieser beiden Kohlenstoffquellen in Tachyzoiten und Bradyzoiten zu studieren und zu untersuchen, inwieweit der Stoffwechsel die epigenetische Acetylierung und Stadienkonversion in T. gondii steuert. Dazu haben wir eine optogenetisch regulierbare Parasitenlinie hergestellt, die nach kurzem licht-induzierten zytosolischen cAMP-Anstieg, eine effiziente Bradyzoitendifferenzierung hervorruft. Zudem soll mit weiteren bereits etablierten Methoden, wie dem Herstellen und Phänotypisieren von Mutanten, stabiler und radioaktiver Markierung, subzellulären Lokalisierungs- und Enzymaktivitätsassays die biologische Relevanz, räumlicher Fluss und kinetische Kontrolle des Kohlenstoffflusses im Parasiten überprüft werden. Unsere Arbeit soll zeigen wie T. gondii seinen Kohlenstoffmetabolismus während der Stadienkonversion adaptiert und wie sich dies auf epigenetischer Ebene, sowie auf die Anpassung der Nährstoffnutzung auswirkt.