Projektbeschreibung
Visualisierung der ungewöhnlichen Infektionsmechanismen winziger Pilzerreger
Winzige Mikrosporidia sind eine wachsende Bedrohung für die globale Nahrungsmittelkette, die Umwelt und die menschliche Gesundheit. Diese ungewöhnlichen sporenbildenden Organismen werden als aufkommende Erreger mit hoher Priorität eingestuft und sind opportunistische Pilzerreger, die auch für die Arzneimittelentwicklung eine Herausforderung darstellen. Das EU-finanzierte Projekt PolTube will unser Verständnis der zellbiologischen Eigenschaften verbessern, die den Kern der mikrosporidischen Infektiosität ausmachen. Dazu wird ein strukturelles und mechanistisches Modell ihres Infektionsapparats entwickelt, des Infektionsschlauchs. Es werden ein innovativer Ansatz moderner Verfahren der Strukturbiologie sowie neu entwickelte In-Vivo-Instrumente eingesetzt, um die Struktur und Funktion des Infektionsschlauchs der Mikrosporidia zu erforschen. Das Ergebnis wird ein architektonisches Modell des Infektionsorgans sein. Mit diesem kann die einzigartige evolutionäre Spezialisierung dieser bisher zu wenig untersuchten Organismen erforscht werden, wodurch neue Instrumente für die Mikrosporidienforschung entwickelt werden können.
Ziel
Microsporidia are opportunistic fungal pathogens that infect organisms as evolutionarily divergent as protists and mammals. Due to their growing impact on the global food supply chain, the environment, and human health, these unusual spore-forming organisms have been classified as emerging pathogens of high priority. Intriguing cell biological features that are central to microsporidian infectivity and pose challenges to drug development are poorly understood due to a lack of structural information and the absence of genetic tools. As energy parasites, microsporidia survive with the smallest eukaryotic genome and without classical mitochondria through an obligate intracellular lifestyle. A fascinating infection mechanism, which involves a long, hollow protein structure, is essential for efficient host invasion. The microsporidia-specific infection apparatus consists of several structural proteins that form the polar tube, which is used to inject the entire cytoplasm from the infectious spore into the host cell. Here, we will use an innovative approach to provide the structural and mechanistic basis of the microsporidian infection mechanism by using cutting-edge structural biology techniques and novel developed in-vivo tools. By studying the endogenous polar-tube, we will identify new elements and provide an architectural model of the invasion organelle. Reconstitution and biochemical characterization of the major components of the polar tube, followed by high-resolution cryo-EM studies, will unravel the polar tube protein interaction network and provide near-atomic information to complement the architectural model. Together with the development of genetic methods to tag, visualize and manipulate components in-vivo, we will provide a comprehensive model of the infection process, give insights into the specialization and evolution of a fascinating and understudied organism and deliver ground-breaking tools to open new frontiers in microsporidian research.
Wissenschaftliches Gebiet
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteins
- natural sciencesbiological sciencesmicrobiologymycology
- natural sciencesbiological scienceszoologymammalogy
- natural sciencesbiological sciencesmolecular biologystructural biology
- natural sciencesbiological sciencesgeneticsgenomeseukaryotic genomes
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
901 87 Umea
Schweden