Ralf Erdmann (links) und Chethan Krishna widmen sich der Erforschung von Trypanosomen. Die Erreger lösen verschiedene, weltweit häufig auftretende Krankheiten aus.
Pathobiochemie
Ein hochpräzises Ziel für Medikamente gegen Tropenkrankheiten
Die Erreger von Tropenkrankheiten nutzen ein überlebenswichtiges Protein, das kein anderer Organismus hat. Diese Entdeckung könnte eine gezielte Behandlung ermöglichen.
Eine entscheidende Schwachstelle, die die Erreger der Afrikanischen Schlafkrankheit, der Chagas-Krankheit und der Leishmaniose gemeinsam haben, haben Forschende um Prof. Dr. Ralf Erdmann an der Ruhr-Universität Bochum entdeckt. Das Protein namens PEX38 ist unersetzlich für den Aufbau bestimmter Organellen der Trypanosomen, ohne die deren Energieversorgung unmöglich ist. Da Menschen dieses Protein nicht benötigen, bietet es einen Angriffspunkt für mögliche Therapien gegen die Tropenkrankheiten, die weltweit über eine Milliarde Menschen betreffen. Aktuelle Therapien sind häufig durch hohe Toxizität und zunehmende Arzneimittelresistenzen gekennzeichnet. Das Team um Ralf Erdmann berichtet in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) vom 26. Februar 2026.
Einzigartige metabolische Architektur
Zur Gewinnung von Energie müssen Zellen Zucker abbauen. Dieser Prozess, die sogenannte Glykolyse, findet bei den meisten Organismen in der Zellflüssigkeit statt. Nicht so bei Trypanosomen. Bei ihnen läuft die Glykolyse in spezialisierten Organellen ab, den sogenannten Glykosomen. „Da die Parasiten somit grundlegend auf diese Organellen für ihre Energiegewinnung angewiesen sind, ist jede Störung des Aufbaus der Glykosomen für sie tödlich“, sagt Ralf Erdmann. „Damit sind die Glykosomen eine potenzielle Achillesferse, auf die neue Medikamente zielen können.“
Erdmann und seine Kollegen Dr. Chethan Krishna und Dr. Vishal Kalel von der Medizinischen Fakultät der Ruhr-Universität Bochum entdeckten in Zusammenarbeit mit den Teams von Prof. Dr. Bettina Warscheid (Universität Würzburg) und Prof. Dr. Michael Sattler (Helmholtz Zentrum München), dass das Protein PEX38 beim Aufbau der Glykosomen eine entscheidende Rolle spielt.
Mechanismus der evolutionären Umfunktionierung
Die Membran der Glykosomen ist aus Lipiden und Proteinen aufgebaut. Diese Proteine werden in der Zellflüssigkeit gebildet und dann zu Glykosomen transportiert und in deren Membranen eingebaut. Dafür sind verschiedene Helfer nötig: Einerseits Transportproteine, die die neuen Membranbausteine an ihren Zielort bringen. Andererseits aber auch schützende Proteine, die die wasserabweisenden Membranproteine vor der wässrigen Zellflüssigkeit schützen, die sogenannten Chaperone.
Der gesamte Prozess der Biogenese der Glykosomen wird durch eine Gruppe von Proteinen vermittelt, die als Peroxine (PEX-Proteine) bekannt sind, entdeckt 1991 von Ralf Erdmann. Während die meisten Organismen einen konservierten Satz an Peroxinen nutzen, identifizierte das Bochumer Team PEX38 als Trypanosomen-spezifische Komponente. „PEX38 funktioniert als eine Art Adapter, der sowohl an Chaperone als auch an Importrezeptoren bindet“, erläutert Ralf Erdmann. Ohne PEX38 könnten keine Chaperone mehr gebunden werden – die neu gebildeten Membranproteine würden geschädigt und ein Aufbau der Glykosomen unmöglich.
PEX38 ist das erste Peroxin, das seit über 35 Jahren außerhalb von Hefe und Säugetieren entdeckt wurde – ein bedeutender Meilenstein für die Erforschung der Organellenbiogenese und der Parasitenbiologie.
PEX38 stellt zudem ein eindrucksvolles Beispiel für evolutionäre Umfunktionierung dar. In den meisten Organismen ist ein Vorläufer von PEX38 Bestandteil eines Transportwegs für Proteine zum endoplasmatischen Retikulum. Dieser Transportweg ist im Verlauf der Evolution in Trypanosomen jedoch verloren gegangen. PEX38 selbst wurde dabei nicht eliminiert, sondern funktionell umgewidmet: Es vermittelt in den Parasiten den Transport von Membranproteinen zu den Glykosomen.
Ein artspezifisches Ziel für die globale Gesundheit
Das therapeutische Potenzial dieser Entdeckung ist erheblich. Da PEX38 für die Lebensfähigkeit der Parasiten essenziell ist, diese Interaktion jedoch im menschlichen System fehlt, stellt seine Interaktion mit anderen Peroxinen ein hochpräzises molekulares Ziel für die Wirkstoffentwicklung dar. Mithilfe modernster Proteomik und hochauflösender NMR-Strukturmodellierung zeigten die Forschenden, dass PEX38 über unterschiedliche Domänen verfügt, die sowohl Chaperone als auch den PEX19-Importrezeptor binden. „Eine Störung dieser Interaktion könnte einen Weg eröffnen, den Erreger gezielt zu eliminieren, ohne menschliche Zellen zu beeinträchtigen“, so Ralf Erdmann.
