El objetivo del presente trabajo fue identificar antígenos relevantes de valor diagnóstico de aislados de P. vivax y P. falciparum provenientes del departamento de Loreto, mediante la técnica de inmunoblot. Se seleccionaron pacientes entre 3 y 64 años con diagnóstico de malaria, gota gruesa positiva, procedentes de centros de salud en el departamento de Loreto. Fueron analizadas 4 mezclas de antígenos, una de P. falciparum (PF1) y tres de P. vivax (PV1, PV4 y PV5), preparadas a partir de 36 muestras de pacientes con alta parasitemia por P. vivax (2 700 – 69 000 parásitos/μL) y P. falciparum (2 750 – 10 000 parásitos/μL). Las mezclas de antígenos fueron enfrentadas a 39 sueros (12 de P. falciparum y 27 de P. vivax) mediante ensayos de inmunoblot.

Plasmodium falciparum is the causative agent of the most severe form of malaria. This parasite drastically modifies its host cell, the erythrocyte, to create a hospitable environment for its growth and reproduction. In order for these modifications to occur, the parasite secretes proteins into the erythrocyte. While the secretion machinery is still unknown, many secreted proteins have been found to have a hydrophobic signal sequence and a novel host-targeting signal downstream of the hydrophobic sequence. A novel P. falciparum protein has been shown to be secreted from the parasitophorous vacuole, yet it lacks both a hydrophobic signal sequence and a host-targeting signal. It was hypothesized that this protein, Pfl2110c, must interact with other proteins as it migrates into the erythrocyte. Using immunofluorescence assays and co-immunoprecipitation experiments, I found that Pfl2110c interacts with several parasite proteins as well as with the erythrocyte cytoskeleton. Therefore, Pfl2110c was renamed skeleton-binding protein 2 (SBP-2).

Invasion of host erythrocytes is an essential stage in the life cycle of Plasmodium parasites and in development of the pathology of malaria. The stages of erythrocyte invasion, including initial contact, apical reorientation, junction formation, and active invagination, are directed by the coordinated release of specialised apical organelles and their parasite protein contents. Among these proteins, and central to invasion by all species, are two parasite protein families, the reticulocyte-binding protein homologue (RH) and the erythrocyte-binding like (EBL) proteins, that mediate host-parasite interactions. RH5 from Plasmodium falciparum (PfRH5) is the only member of either family demonstrated to be necessary for erythrocyte invasion in all tested strains, through its interaction with the erythrocyte surface protein basigin. Indeed, antibodies targeting either PfRH5 or basigin can block parasite invasion with high efficiency in vitro, making PfRH5 an excellent candidate for a vaccine to protect against the most deadly form of malaria. Here I present crystal structures of PfRH5 in complex with basigin and with two distinct inhibitory antibodies. This is the first structure of any RH protein, revealing a novel fold in which two three-helical bundles come together to form a kite-like architecture. The two immunoglobulin domains of basigin and the inhibitory antibodies bind to one tip of the kite. These findings provide the first structural insights into erythrocyte binding by the Plasmodium RH protein family and identify novel inhibitory epitopes to guide the design of a new generation of vaccines against the blood-stage parasite.

Der Erreger der Malaria tropica, Plasmodium falciparum, ist für eine jährliche Todesrate von über einer Million Menschen verantwortlich. Rasch zunehmende Erregerresistenzen gegen gängige Antimalariamedikamente und das Fehlen eines Impfstoffes machen die Suche nach neuen therapeutischen Ansätzen und Medikamenten unerlässlich. Sexualstadienspezifische Oberflächenproteine des Parasiten sind attraktive Zielstrukturen für die Entwicklung von TBV, welche eine Entwicklung von P. falciparum in der Mücke unterbrechen. Die Suche nach multiplen tier- oder bakterienähnlichen, extrazellulären Adhäsionsdomänen im Genom von P. falciparum führte zur Identifizierung einer Familie von sechs Proteinen mit hochkonservierten Adhäsionsmodulen, die vermutlich an Parasit-Parasit- oder Parasit-Wirtsinteraktionen beteiligt sind, was sie zu potentiellen Kandidaten für Komponenten von TBV macht. Aufgrund ihrer gemeinsamen LCCL-Domäne wurden diese Proteine PfCCp1 bis PfCCp5 sowie PfFNPA benannt. PfFNPA besitzt keine LCCL-Domäne, es ist jedoch ähnlich aufgebaut wie PfCCp5 und wurde daher mit in die PfCCp-Familie integriert. Die in der parasitophoren Vakuole reifer Gametozyten lokalisierenden PfCCp1- bis PfCCp3-Proteine werden während der Gametogenese teilweise freigesetzt und umgeben matrixähnlich entstehende Exflagellationszentren. In PfCCp2- und PfCCp3-defizienten Parasiten ist die Wanderung der Sporozoiten aus den Mitteldarmoozysten in die Speicheldrüsen der Mücke blockiert. Sexualstadien-spezifische Expression und eine wichtige Funktion bei der Entwicklung des Erregers in der Mücke sind die Hauptkriterien für potentielle TBV-Kandidaten. Diese viel versprechenden Daten waren Anlass, in der vorliegenden Arbeit, die bisher nur hypothetischen PfCCp5- und PfFNPA-Proteine genauer zu untersuchen. Expressionsstudien von PfCCp5 und PfFNPA mittels RT-PCR, Western-Blot-, Immunfluoreszenz- und Transmissionselektronenmikroskopischen-Analysen zeigten, dass sie sowohl plasmamembranassoziiert in der parasitophoren Vakuole als auch intrazellulär in reifen Gametozyten exprimiert werden. Beide Proteine sind in Gameto-zyten ab dem Stadium II detektierbar und weisen in unreifen Gametozyten ein punktiertes Expressionsmuster auf. In reifen Gametozyten konzentriert sich ihre Expression dagegen v. a. auf die Zellpole. Ferner werden PfCCp5 und PfFNPA auf der Oberfläche von Makrogameten, jedoch nicht in Mikrogameten und Ookineten exprimiert. Zusätzlich wird PfCCp5 in einem Teil reifer Schizonten eines gametozyten-bildenden Parasiten-Stammes exprimiert. Durch Integration eines Komplementations-Konstukts in die 3-untranslatierte Region von PfCCp5 bzw. PfFNPA konnte gezeigt werden, dass beide Gene genetisch manipulierbar sind. Mit PfCCp5- bzw. PfFNPA-KO-Konstrukten transfizierte WT-Parasiten wachsen nach erfolgter positiver Selektion jedoch nicht mehr. Diese Daten lassen vermuten, dass PfCCp5 und PfFNPA eine essentielle Funktion in den Blutstadien bzw. bei Gametozytenbildung haben. Zur weiteren Analyse von PfFNPA wurde ein verkürztes Protein durch Integration eines weiteren PfFNPA-KO-Konstrukts in den Locus von WT-Parasiten generiert. Erste Analysen des PfFNPA-KO-Phänotyps deuten darauf hin, dass durch die Ausschaltung der 3’-Region des Gens das Protein nicht mehr korrekt exprimiert wird, obwohl keine morphologischen Veränderungen der Blutstadien des Parasiten feststellbar sind. Außerdem werden PfCCp5 und PfFNPA ko-abhängig in PfCCp1-, PfCCp2- und PfCCp3-KO-Gametozyten exprimiert. Ko-Immunpräzipitationsstudien zeigten, dass beide Proteine mit den anderen PfCCp-Mitgliedern interagieren. Affinitätschromato-graphiestudien deckten dann direkte Interaktionen einzelner PfCCp-Domänen auf. Hierbei sind v. a. die LCCL-, die SR- und die NEC- Domäne an Proteininteraktionen beteiligt, was die Hypothese einer Komplexbildung der PfCCp-Familie während der Gametogenese des Erregers stützt. Transmissionsblockierungsstudien sollen nun die Eignung ausgewählter PfCCp-Proteine als TBV-Komponenten näher beleuchten. Zunehmende Resistenzen gegen gebräuchliche Malariamedikamente veranlassen zur Suche nach neuen Angriffspunkten zur Behandlung der Erkrankung. Die maßgeblich an der Hämoglobinhydrolyse beteiligten plasmodialen Cysteinproteasen Falcipain-2 und Falcipain-3 sind mögliche Ziele für die Entwicklung neuer Antimalariawirkstoffe. In der vorliegenden Arbeit wurden peptidomimetische 1,4-Benzodiazepin- und nicht-peptidische Etacrynsäurederivate in vitro auf ihre antiplasmodiale Wirkung an P. falciparum-Blutstadien getestet. Ein erstes Screening hatte gezeigt, dass die eine Vinylsulfonkopfgruppe tragenden 1,4 Benzodiazepinderivate rekombinant exprimiertes Falcipain-2 irreversibel hemmen. In vitro konnte dann auch eine antiplasmodiale Aktivität für diese Verbindungen festgestellt werden. Dockingstudien und HPLC-Assays mit den Etacrynsäurederivaten deckten eine Hemmung der Cysteinprotease Papain und der SARS-Mpro-Hauptprotease der Coronaviren auf. Weiterhin konnte in einem Screening an rekombinant exprimiertem Falcipain-2 und Falcipain-3 eine inhibitorische Wirkung für einen Teil dieser Etacrynsäurederivate festgestellt werden. Der In-vitro-Test an P. falciparum-Blutstadien deckte dann eine schwache antiplasmodiale Aktivität von fluorsubstituierten Etacrynsäurederivaten und von Derivaten mit einer modifizierten Etacrynsäurepartialstruktur auf. Der viel versprechendste Inhibitor dieser Studie wurde nun zur Identifizierung potentieller Bindungspartner mittels Affinitätsbindungsstudien biotyniliert. Zusammenfassend besitzen beide getesteten Wirkstoffklassen eine inhibierende Aktivität gegenüber Cysteinproteasen womit sie die Grundlage für die Entwicklung neuer, effektiverer plasmodialer Cysteinproteaseinhibitoren bieten. / The causative agent of Malaria tropica, Plasmodium falciparum, is responsible for more than 1 million deaths each year. The intensive search for new therapeutic strategies and drugs remains essential because of a rapidly increasing resistance of the pathogen against common available drugs and the persistant lack of a malaria vaccine. Sexual stage-specific surface proteins of the parasite are attractive targets for the development of transmission blocking vaccines (TBV), which are able to block the development of P. falciparum within the mosquito. The screening of the P. falciparum genome for multiple animal- or bacterial-like, extracellular adhesion domains identified a protein family with highly conserved adhesive modules consisting of six members. They are supposed to be involved in parasite-parasite or parasite-host interactions making them promising candidates for subunits of TBV. Due to a shared LCCL-domain these proteins were named PfCCp1 through PfCCp5 and PfFNPA. PfFNPA lacks this LCCL-domain but because of its similarity to PfCCp5 it was integrated into the PfCCp family. The three family members PfCCp1, PfCCp2 and PfCCp3 localize within the parasito-phorous vacuole of mature gametocytes and are partly released during gamete emergence surrounding exflagellation centers extracellularly in a matrix-like pattern. Functional disruption of PfCCp2 and PfCCp3 leads to a blockade of transition of sporozoites from the midgut oocysts to the salivary glands within the mosquito. Sexual stage-specific expression and an essential role for the parasite development within the mosquito are two major criteria for prospective components of TBV. These promising data gave reason for a detailed analysis of the so far only hypothetical PfCCp5 and PfFNPA proteins in the present work. Expression analysis of PfCCp5 and PfFNPA using RT-PCR, Western Blot, immunofluorescence assays and transmission electronmicroscopy revealed that they are intracellularly expressed as well as in association with the plasma membrane within the parasitophorous vacuole of mature gametocytes. Expression of both proteins is detectable in stage II gametocytes. They exhibit a punctuated expression pattern in immature gametocytes, but in mature gametocytes proteins are more restricted to the poles. PfCCp5 as well as PfFNPA are present on the surface of macrogametes but not in microgametes and their expression ceases during ookinete maturation. Additionally PfCCp5 is also expressed in a subset of schizonts of a gametocyte forming parasite strain. Through integration of a PfCCp5- and a PfFNPA-complementation construct it was possible to show that the genes are accessible for genetic manipulation. In contrast parasites transfected with either a PfCCp5- or a PfFNPA-KO-construct do not grow after positive selection. These data support the assumption that both proteins are essential for the parasite blood stages or for the development of gametocytes. For further characterization of PfFNPA a truncated protein was synthesized by integration of another PfFNPA-KO-construct into the WT-locus of the gene. First studies of the PfFNPA-KO phenotype revealed that disruption of the 3’-region of the gene results in an incorrect protein expression although the parasites blood stages do not exhibit morphological changes. Additionally PfCCp5 and PfFNPA are co-dependently expressed in PfCCp1-, PfCCp2- and PfCCp3-KO parasites. Co-immunoprecipitation studies showed interactions of these two proteins with the other PfCCp family members. Affinitychromatography studies on recombinantly expressed PfCCp proteins further demonstrated direct interactions of distinct PfCCp-domains. Especially the LCCL-, the SR- and the NEC-domain are involved in protein interactions within the PfCCp family supporting the hypothesis that protein complex formation during gametogenesis of the pathogen is mediated by the PfCCp family members. Transmission blocking assays will now elucidate the potential of select PfCCp proteins as subunits of TBV. Rising resistances against common available antimalaria drugs prompt the search for new targets for the treatment of the disease. Falcipain-2 and falcipain-3 are cysteine proteases of Plasmodium which play a pivotal role in hemoglobin hydrolysis and are putative targets for the development of new antimalarial drugs. In the present work a set of peptidomimetic 1,4-benzodiazepin derivatives and a set of non-peptidic etacrynic acid derivatives were evaluated for their antiplasmodial activity. Initial screening of the 1,4-benzodiazepin derivatives containing a vinyl sulfone warhead on recombinantly expressed falcipain-2 revealed irreversible inhibition of the enzyme. These compounds also exhibited antiplasmodial activity in vitro. Docking studies and HPLC-Assays using the etacrynic acid derivatives revealed inhibition of the cysteine protease papain and of the SARS coronavirus main protease Mpro. Further screening on recombinantly expressed falcipain-2 and falcipain-3 revealed inhibitory effects for some of these derivatives. In vitro testing on P. falciparum blood stages revealed weak antiplasmodial activity for flourine substituted etacrynic acid derivatives and for derivatives having a partially modified structure of etacrynic acid. The most promising inhibitor of the study has now been biotinylated for further affinity binding studies to evaluate its potential binding partners. Taken together both tested inhibitor classes exhibit inhibiting activity against cysteine proteases and therefore provide basis for the development of more effective new cysteine protease inhibitors.

Malaria stellt mit einer Mortalität von über einer Million Menschen pro Jahr die bedeutsamste Tropenkrankheit für den Menschen dar. Wachsende Resistenzen der Malariaerreger gegenüber den verfügbaren Medikamenten erhöhen mehr denn je den Druck, neue Therapiemöglichkeiten sowie einen Impfstoff gegen diese Krankheit zu entwickeln. Eine Unterbrechung des sexuellen Fortpflanzungszyklus im Laufe der Transmission von Mensch zu Stechmücke würde zu einem Verbreitungsstopp des Erregers führen. Sowohl die Identifizierung von molekularen Wechselwirkungen als auch die Erforschung von an Fertilisationsereignissen beteiligten Prozessen sind wichtige Schritte, um die Sexualphase des Erregers aufzuklären und neue Angriffspunkte für Medikamente oder Vakzine zu entwickeln. Dem Genom von P. falciparum konnten 92 putative Proteasen zugeordnet werden, von denen nur ein geringer Bruchteil charakterisiert worden ist. Unter Anwendung von Protease-Inhibitoren konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die Exflagellation der männlichen Gameten die Beteiligung von Proteasen verschiedener Kategorien benötigt. Die Ergebnisse belegten, dass die Aktivität von zwei oder mehr Serinproteasen, von Falcipain-ähnlichen Cysteinproteasen, von nicht-Thermolysin-ähnlichen Zink-Metalloproteasen und von Aspartatproteasen für den erfolgreichen Abschluss der männlichen Gametogenese eine wichtige Voraussetzung ist. Die Lokalisation des Cysteinproteasen- und Falcipain-hemmenden Inhibitors bADA konnte erstmals im Zytosol von Sexualstadien nachgewiesen werden. In dieser Arbeit wurden zusätzlich die Proteasen Calpain, DPAP2, GPI8, Metacaspase 2, Plasmepsin 6 und PfSub3 näher untersucht. RT-PCR-Analysen konnten die Transkription der sechs ausgesuchten Proteasen in gemischten asexuellen Parasiten sowie zum Großteil in Gametozyten, Gameten und Zygoten belegen. Die Transformation von asexuellen Parasiten mit entsprechenden knockout-Konstrukten deckte für Metacaspase 2 und PfSub3 auf, dass sie im asexuellen Vermehrungszyklus nicht essentiell und die entsprechenden Genloci für Rekombinationsereignisse zugänglich sind. Die Ergebnisse der übrigen Transformationen deuteten darauf hin, dass Calpain essentiell im asexuellen Vermehrungszyklus und dass der Genlocus von Plasmepsin 6 für Rekombinationsereignisse unzugänglich ist. Proteinexpressionsstudien anhand von Western-Blot-Analysen und Immunfluoreszenzstudien für PfSub3 konnten Hinweise darauf liefern, dass diese Serinprotease in asexuellen Parasiten, nicht-aktivierten sowie aktivierten Sexualstadien exprimiert wird. Aufgrund der in dieser Arbeit generierten Ergebnisse konnten im Laufe der Gametogenese auftretende Gametenfilamente morphologisch beschrieben sowie Hinweise auf ihre mögliche Funktion erlangt werden. Durch die Anwendung von Immunfluoreszenzstudien, rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen sowie die Analyse lebender Gameten konnte gezeigt werden, dass die bis zu 180 µm langen Filamente am Ende geschlossen sind und einen Durchmesser von ca. 200 nm aufweisen. Die tubulären Zellausläufer konnten weiterhin als verzweigte sowie nicht-verzweigte Ausläufer der parasitären Plasmamembran dargestellt werden, die mit Zytoplasma gefüllt sind. Es konnte belegt werden, dass die Aktin-assoziierten Filamente in periodischen Abständen von beulenartigen Auswölbungen unterbrochen werden und dass sie in rasterelektronenmikroskopischen Analysen ein perlschnurartiges Erscheinungsbild aufweisen. Weiterhin wurde dokumentiert, dass die Zellausläufer mit typischen sexualstadienspezifischen Proteinen wie Pfs25, Pfs230, Pfs48/45 und PfCCp4 assoziiert vorliegen, wobei das Fehlen einzelner dieser Proteine jedoch nicht das Ausbilden der Gametenfilamente verhinderte. Als typisches Charakteristikum der Filamente konnte ihre Eigenschaft beschrieben werden, mehrere Makrogameten und zum Teil Gametozyten in einem Zellkluster miteinander netzartig zu verbinden, wobei bis zu neun Filamente von einem Makrogameten ausgehend beobachtet werden konnten. Die Gametenfilamente zeigten ebenfalls die Fähigkeit, an umliegende nicht-infizierte Erythrozyten sowie mit asexuellen Parasiten infizierte Erythrozyten zu adhärieren. Die Filamente waren bereits fünf Minuten nach der Aktivierung der Gametozyten und im Laufe der Gametogenese bei 33 bis 73 % der Zellen nachweisbar. Die Gametenfilamente blieben bis zu 12 Stunden nach Aktivierung der Gametozyten mit der Zelloberfläche verbunden. Der aktive Einzug eines Zellfilaments sowie die Bildung der Gametenfilamente im Mitteldarm der Stechmücke konnte ebenfalls demonstriert werden. Die in dieser Arbeit dargestellten Ergebnisse lieferten unter anderem den Grundbaustein einer formulierten Funktionshypothese für diese Gametenfilamente. Es wird angenommen, dass die Filamente aufgrund ihrer adhäsiven Eigenschaften im Laufe der Befruchtung von Plasmodium im Mitteldarm der Stechmücke auftreten. Möglicherweise bedienen sich vitale Gameten dieser Strukturen, um andere Sexualstadien zu finden und sie zu verbinden. / Malaria remains the deadliest among the tropical diseases with a death toll rate of more than one million people annually. Increasing resistance of the causative organism Plasmodium spec. against available drugs heightens the need for the development of new antimalarial drugs and a vaccine. The sexual reproduction phase of this pathogen has garnered increasing attention because of the potential to prevent the transmission of the parasite from human to mosquito by blocking fertilization and following essential processes in the vertebrate host. Therefore, the identification of molecular interactions during fertilization processes is essential to elucidate the sexual replication phase in order to develop new transmission blocking strategies. The genome of P. falciparum encodes for 92 putative proteases among them only few are partly characterized, although they are considered as excellent drug targets. The data herein defines the involvement of proteases belonging to various protease classes in the exflagellation of male gametes in P. falciparum. It was shown that this essential process of male gametogenesis can be blocked by use of different protease inhibitors. The data suggests an involvement of two or more serine proteases, falcipain-like cysteine proteases, non-thermolysin-like zinc metalloproteases and aspartic proteases in microgametocyte exflagellation. Furthermore, the described data defined the localization of the cysteine protease and falcipain-blocking inhibitor bADA. This inhibitor was shown to be localized in the cytosol of trophozoites, schizonts, gametocytes at all stages of maturity and macrogametes. Additionally, the present thesis achieved first evidence about six specifically selected and largely uncharacterized proteases calpain, DPAP2, GPI8, metacaspase 2, plasmepsin 6 and PfSub3. RT-PCR-Analyses were conducted to demonstrate the existence of transcript and consequently genetically active gene loci for mixed asexual parasites and for most of the gametocyte, gamete and zygote stages. The transformation of asexual parasites with metacaspase-2- and PfSub3-knockout-constructs led to the conclusion that these proteases are non-essential during the asexual replication cycle and their gene loci are accessible to homologous recombination. Additional transformation experiments indicated both that calpain is indispensable in the asexual replication cycle and that the gene locus for Plasmepsin 6 might be inaccessible for homologous recombination. The protein expression analysis for PfSub3 was carried out by using western blot and immunofluorescence assays. The analysis suggests that this serine protease is expressed in asexual parasites as well as in non-activated and activated gametocytes. Based on the data described herein, both the morphologic description of newly discovered filaments of gametes emerging during gametogenesis and the assignment of their putative function was possible. Using immunofluorescence analysis, scanning electron microscopy and live imaging analysis of gametes it was shown that these tubular filaments are about 200 nm in diameter and exhibit a length of up to 180 µm. Furthermore, it was demonstrated that they are close-ended, actin-associated and cytoplasm-containing cell extensions of the parasite’s plasma membrane with a branched or straight appearance. The surface of filaments was associated with bulge-like structures and appeared in scanning electron microscopy partly as a beaded structure. Additionally, it was demonstrated that the sexual stage surface proteins Pfs25, Pfs230, Pfs48/45 and PfCCp4 are connected with these cell extensions, whereby the lack of single proteins did not result in a complete blockade of filament formation. The most typical feature of the filaments was described: to connect several macrogametes and even gametocytes within a cell cluster. It was defined that up to nine filaments emerged from the surface of macrogametes, which were able to adhere to non-infected erythrocytes as well as to parasite-infected erythrocytes. Analysis of their formation revealed that the filaments are formed within five minutes after gametocyte activation and are able to persist on the surface of gametes for a time period of up to 12 hours. During gametogenesis, 33 to more than 70 % of macrogametes exhibited the described filaments. It was possible to demonstrate the active retraction of a filament formed by a macrogamete as well as the generation of a filament in the mosquito midgut. Due to these findings a putative function was assigned. Thus, it can be suggested that the filaments likely form during gametogenesis in the mosquito midgut due to their adhesive properties in order to locate and collect other sexual stages. It might be possible that the filaments are used as a tool of vital gametes to enhance fertilization in the vertebrate host.

Malaria still persists as one of the deadliest infectious disease in addition to AIDS and tuberculosis. lt is a leading cause of high mortality and morbidity rates in the developing world despite of groundbreaking research on global eradication of the disease initiated by WHO, about half a century ago. Lack of a commercially available vaccine and rapid spread of drug resistance have hampered the attempts of extinguishing malaria, which still leads to an annual death toll of about one million people. Resistance to anti-malarial compounds thus renders search for new target proteins imperative. The kinome of the human malaria parasite Plasmodium falciparum comprises representatives of most eukaryotic protein kinase groups, including kinases which regulate proliferation and differentiation processes. Several reports till date have suggested involvement of parasite kinases in the human host and as well as in the mosquito vector. Kinases essential for life cycle stages of the parasite represent promising targets for anti-malarial compounds thus, provoking characterization of additional malarial kinases. Despite extensive research on most plasmodial enzymes, very little information is available regarding the four identified members of the cyclin dependent kinase like kinase (CLK) family. Thus, the present thesis dealt with the functional characterization of four members of the PfCLK kinase family of the parasite denoted as PfCLK-1/Lammer, PfCLK-2, PfCLK-3 and PfCLK-4 with a special focus on the first two kinases. Additionally, one Ca2+/Calmodulin dependent putative kinase-related protein, PfPKRP, presumed to be involved in sexual stage development of the parasite, was investigated for its expression in the life cycle of the parasite. In other eukaryotes, CLK kinases regulate mRNA splicing through phosphorylation of Serine/Arginine-rich proteins. Transcription analysis revealed abundance of PfCLK kinase genes throughout the asexual blood stages and in gametocytes. By reverse genetics approach it was demonstrated that all four kinases are essential for completion of the asexual replication cycle of P. falciparum. PfCLK 1/Lammer possesses two nuclear localization signals and PfCLK-2 possesses one of these signals upstream of the C-terminal catalytic domains. Protein level expression and sub-cellular localization of the two kinases was determined by generation of antiserum directed against the kinase domains of the respective kinase. Indirect immunofluorescence, Western blot and electron microscopy data confirm that the kinases are primarily localized in the parasite nucleus, and in vitro assays show that both enzymes are associated with phosphorylation activity. Finally, mass spectrometric analysis of co immunoprecipitated proteins shows interactions of the two PfCLK kinases with proteins, which have putative nuclease, phosphatase or helicase functions. PfPKRP on the other hand is predominantly expressed during gametocyte differentiation as identified from transcriptional analysis. Antiserum directed against the catalytic domain of PfPKRP detected the protein expression profile in both asexual and gametocyte parasite lysates. Via immunofluorescence assay, the kinase was localized in the parasite cytoplasm in a punctuated manner, mostly in the gametocyte stages. Reverse genetics resulted in the generation of PfPKRP gene-disruptant parasites, thus demonstrating that unlike CLK kinases, PfPKRP is dispensable for asexual parasite survival and hence might have crucial role in sexual development of the parasite. On one hand, characterization of PfCLK kinases exemplified the kinases involved in parasite replication cycle. Successful gene-disruption and protein expression of PfPKRP kinase on the other hand, demonstrated a role of the kinase in sexual stage development of the parasite. Both kinase families therefore, represent potential candidates for anti-plasmodial compounds. / Malaria stellt neben AIDS und Tuberkulose weiterhin eine der bedeutendsten Infektionskrankheiten dar. Trotz intensiver, auf die Auslöschung der Krankheit abzielender Forschung, welche vor etwa 50 Jahren durch die Weltgesundheitsorganisation initiiert wurde, bleibt Malaria einer der Hauptgründe für hohe Mortalität und Morbidität in Entwicklungsländern. Das Fehlen eines Impfstoffes und die schnelle Ausbreitung von Resistenzen erschweren die Versuche, Malaria zu eliminieren, welche jährlich weiterhin eine Todesrate von einer Millionen Menschen aufweist. Aufgrund der Zunahme an Resistenzen ist die Suche nach neuen Angriffspunkten für Antimalariamedikamente zwingend erforderlich. Das Kinom des humanpathogen Parasiten Plasmodium falciparum besteht aus Vertretern der meisten eukaryotischen Proteinkinasegruppen, einschließlich einiger Kinasen, welche Proliferations- und Differenzierungsprozesse regulieren. Verschiedenen Berichten zufolge ist eine Rolle von Parasitenkinasen sowohl im menschlichen Wirt als auch in der die Krankenheit übertragende Mücke denkbar. Kinasen, welche für verschiedene Parasitenstadien essentiell sind, stellen viel versprechende Angriffspunkte für Malariamedikamente dar. Dies bestätigt die Bedeutung der Erforschung von weiteren, bisher uncharakterisierten Kinasen. Trotz extensiver Forschungsarbeit an den meisten Enzymen des Parasiten ist bisher sehr wenig über die vier identifizierten Mitglieder der Proteinfamilie Zyklin-abhängige Kinase-ähnlicher Kinasen (cyclin-dependent kinase like kinases, CLK) bekannt. Aufgrund dessen war die Charakterisierung der vier Mitglieder der PfCLK Kinasefamilie, PfCLK-1/PfLAMMER, PfCLK-2, PfCLK-3 und PfCLK-4 Bestandteil dieser Arbeit. Der Forschungsschwerpunkt lag hierbei auf den beiden erstgenannten Kinasen. Zusätzlich wurde die stadienspezifische Expression von PfPKRP, einer Kinase, welche vermutlich in der Entwicklung der Sexualstadien des Parasiten beteiligt ist, untersucht. In anderen Eukaryoten regulieren die CLK kinases das Spleißen von mRNA durch die Phosphorylierung von Serin-/Arginin-reichen Proteinen. Untersuchungen hinsichtlich der Expression der CLK kinase zeigten eine Transkriptabundanz in allen asexuellen Blutstadien sowie in Gametozyten. Mit Hilfe der Reverse-Genetics-Technik, wurde festgestellt, dass alle vier Kinasen essentiell sind für die asexuelle Replikation von P. falciparum. PfCLK-1/Lammer besitzt zwei Kernlokalisationssequenzen, während PfCLK-2 ein solches Signal stromaufwärts der C-terminalen katalytischen Domäne aufweist. Die Expression auf Proteinebene sowie die subzelluläre Lokalisation der beiden Kinasen wurde durch die Herstellung von Antiseren gegen die jeweilige Kinasedomainen hergestellt. Indirekte Immunfluoreszenzstudien, Westernblots und elektronenmikroskopische Daten bestätigten die Lokalisation vornehmlich in Zellkern des Parasiten. In-vitro-Studien demonstrierten, das beide Enzyme mit Phosphorylierungsaktivität assoziierte sind. Die massenspektrometrische Analyse von ko-immunopräzipitierten Proteinen zeigten Interaktionen der beiden PfCLK Kinasen mit Proteinen, welche vermutlich Nuklease-, Phosphatase- oder Helikase-Funktion besitzen. Im Gegensatz zu den CLK-Kinasen wird PfPKRP wird hauptsächlich während der Differenzierung der Gametozyten exprimiert wie Transkriptanalysen zeigten. Antiseren gegen die katalytische Domäne von PfPKRP detektierten jedoch Proteinexpression sowohl in Lysaten asexueller Parasiten als auch in Gametozytenlysaten. In Immunfluoreszenzstudien wurde ein punktiertes Expressionsmuster im Zytoplasma beobachtet, wobei die Expression vornehmlich in Gametozyten stattfand. Die Tatsache, dass die Herstellung einer PfPKRP-Knock out Mutante möglich war, zeigt, dass PfPKRP für das Überleben asexueller Parasiten entbehrlich ist, weshalb eine wichtige Rolle in der sexuellen Entwicklung der Parasiten möglich ist. Zum Einen dient die Charakterisierung der PfCLK-Kinasen als Beispiel für Kinasen, welche eine wichtige Rolle im Replikationszyklus der Parasiten spielen. Das erfolgreiche Ausschalten von PfPKRP sowie Untersuchungen zur Expression der PfPKRP-Kinase lassen zum Anderen eine Rolle in den Sexual- oder Transmissionstadien vermuten. Aufgrund dessen stellen beide Kinasefamilien viel versprechende Kandidaten für die Herstellung von malariamedikamenten dar.

Der Piperidin-Heterozyklus kann als wichtiger, multifunktionaler Arzneistoffbaustein angesehen werden, da eine große Anzahl derzeit eingesetzter Arzneistoffe den Piperidin-Derivaten zuzuordnen ist. Dabei kommen diese Substanzen bei einer Vielzahl verschiedenster Indikationen zum Einsatz. Aus diesem Grund wurden im Zuge dieser Arbeit ebenfalls Piperidin-Derivate synthetisiert, und zwar zum einen 2,6-Diaryl-4-oxo-piperidin-3,5-dicarbonsäurediester und 2,6-Diaryl-4-oxo-piperidin-3-carbonsäuremethylester, die auf ihre antiproliferativen Eigenschaften an Protozoen untersucht werden sollten, und zum anderen Spiropiperidinderivate, die als Liganden des Opioidrezeptors ORL1 synthetisiert worden sind. Die synthetisierten Spiropiperidin-Derivate basieren auf der Leitverbindung Ro 64-6198, einem selektiven und hochaffinen Agonisten am ORL1-Rezeptor, welcher als viertes Mitglied der Opioidrezeptor-Familie zugeordnet wurde. Die bisherigen pharmakologischen Untersuchungen konnten ein breites Wirkprofil seines endogenen Liganden Nociceptin aufdecken. Da jedoch aus der Literatur gerade im Bereich der Schmerzmodulation teilweise kontroverse Ergebnisse vorliegen und nur wenig über die Wirkmechanismen bekannt ist, ist die Synthese selektiver Agonisten und Antagonisten notwendig. Ziel dieser Arbeit war es, Derivate der Leitverbindung zu synthetisieren. Die wesentlichste Änderung stellte die Substitution des Piperidin-Grundgerüstes durch Alkylseitenketten dar. Die pharmakologischen Untersuchungen am ORL1-Rezeptor sind jedoch bislang noch nicht abgeschlossen. Unter den Infektionskrankheiten stellt vor allem Malaria eine große Belastung für die hauptsächlich in tropischen Gebieten lebende Bevölkerung dar. Das gleiche gilt für Trypanosomeninfektionen (afrikanische Schlafkrankheit und Chagas-Erkrankung). Das Hauptproblem in der Therapie dieser Infektionen besteht in der zunehmenden Resistenzbildung der Erreger gegenüber den derzeit eingesetzten Arzneistoffen. Die Aufklärung des Polyaminstoffwechsels von Protozoen bietet einen neuen Ansatzpunkt, denn die Unterbrechung dieses Metabolismus durch gezielte Hemmung der beteiligten Enzyme kann die Vermehrung der Protozoen verhindern. Polyamine wie Putrescin, Spermin und Spermidin spielen bei der Zellteilung und -proliferation von Eukaryonten eine maßgebliche Rolle. Gleiches gilt für den durch Metabolisierung des Spermidins aktivierten “eukaryotic initiaton factor“ (eIF5A). Dessen Aktivierung verläuft über die beiden Enzyme Deoxyhypusinsynthase (DHS) und Deoxyhypusin-hydroxylase (DHH). Für die Pflanzenaminosäure L-Mimosin und das Fungizid Ciclopirox ist an Plasmodien bereits eine inhibitorische Wirkung der Deoxyhypusinhydroxylase in vitro und damit verbunden die Hemmung des Plasmodienwachstums nachgewiesen. Beide entfalten ihre Wirkung über die Chelatisierung des im Enzym vorliegenden Metall-Ions Fe(II)/Fe(III). Da nur L-Mimosin in vivo eine inhibitorische Aktivität zeigt, wurde dieses als Leitstruktur für die zu synthetisierenden 2,6-Diaryl-4-oxo-piperidin-3,5-dicarbonsäurediester und 2,6-Diaryl-4-oxo-piperidin-3-carbonsäuremethylester herangezogen. Im Zuge dieser Arbeit konnten diverse Derivate beider Verbindungstypen synthetisiert werden, deren inhibitorische Aktivität in vitro an Plasmodium falciparum und Trypanosoma brucei brucei und deren Zytotoxizität an Makrophagen getestet wurden. Die Synthese erfolgte in beiden Fällen über eine Mannichreaktion. Die IC50-Werte dieser an Trypanosoma brucei brucei untersuchten Verbindungen liegen im Bereich der Aktivität der derzeit bei Trypanosomeninfektionen eingesetzten Arzneistoffe Eflornithin-HCl und Nifurtimox für die Verbindungen 10a-10n bzw. Suramin-Na und Nifurtimox für 11a-11d. Somit stellen die Monoester-Verbindungen die potentere Substanzklasse dar. Die an Plasmodium falciparum getesteten und als inhibitorisch aktiv identifizierten 2,6-Diaryl-4-oxo-piperidin-3,5-dicarbonsäurediestern sind die Derivate 10h-10k. Unter den 2,6-Diaryl-4-oxo-piperidin-3-carbonsäuremethylestern konnte 11c als aktive Verbindung identifiziert werden. Diese Monoester-Verbindung weist im Vergleich zu den aktiven Diester-Derivaten eine 10-fach höhere Potenz auf. Daher ist anzunehmen, dass die Monoester-Derivate auch an Plasmodien die aktivere Substanzklasse darstellen. Die Verbindungen 10h-10k wurden wegen ihrer guten In-vitro-Aktivität an Plasmodium falciparum weiter untersucht. Allerdings konnte in den In-vivo-Versuchen an Plasmodium berghei-infizierten Mäusen keine Hemmung der Parasitämie festgestellt werden. / The piperidine heterocycle can be seen as an important and multitfunctional drug component as many currently used drugs can be classified as piperidine derivatives. These substances are used in a manifold of pharmacological indications. Therefore, piperidine derivatives were synthesised within the course of this work, on the one hand 2,6-diaryl-4-oxo-piperidine-3,5-dicarboxylates and 2,6-diaryl-4-oxo-piperidine-3-carboxylates whose antiproliferative properties against protozoa were investigated, and on the other hand, spiropiperidines which were synthesised as ligands for the opioid receptor ORL1. The spiro-compounds planned are based on the lead structure Ro 64-6198, an agonist at the ORL1-receptor with good selectivity and high affinity. This receptor was classified as the fourth member of the opioid receptor family. The so far investigated pharmacological properties of its endogenous ligand nociceptin showed versatile therapeutic possibilities. However there is too little knowledge about mode of action yet. Especially in terms of pain modulation controversial opinions exist. To clarify these different opinions selective agonists and antagonists are necessary. The aim of this work was to create new derivatives of the lead structure with alkyl residues in position 7 and 9 as the substantial change. By means of a Mannich-condensation followed by saponification and decarboxylation 2,6-dialkyl-4-piperidones were formed. In the next steps the spirocyclisation was accomplished according to the procedure reported by Röver et al. Because the last step of the synthesis of the 1,3,8-triaza-spiro[4.5]decane-4-ones did not yield any or good results (compounds 7g-7i) a different ring closure was tried. This led to the 1,3,8-triaza-spiro[4.5]decane-2,4-diones 8a-8f, 9a-9f and 9k (see table 1). The difference to the compounds synthesised according to Röver et al. is a carbonyl instead of a methylene group at position 2. The pharmacological assays concerning the ORL1-receptor could not be carried out yet. Among infectious diseases, malaria represents the main burden for the population in tropical areas. Besides this, trypanosomal infections like African trypanosomiasis and chagas disease also turn out to be difficult in therapy. The major problem is increasing resistance of the protozoan organisms against current therapeutics. To solve this problem there are great efforts in finding new drug targets. A new strategy is to elucidate the polyamine metabolism of protozoa. By interrupting this pathway by specific inhibition of involved enzymes it is possible to stop protozoan growth. Polyamines like spermine, spermidine and putrescine play an important role in cell differentiation and proliferation within all eukaryotes. The eukaryotic initiation factor eIF5A which is activated by spermidine metabolism is also important in this field. Its activation is catalysed by deoxyhypusine synthase (dhs) and deoxyhypusine hydroxylase (dhh). The plant amino acid L-mimosine and the fungicide ciclopirox both inhibit dhh in vitro and due to this protozoan growth. The effect is caused by building a chelate with the enzyme’s metal-ion Fe(II)/Fe(III). As only L-mimosine showed good inhibitory qualities in the in vivo experiments, we used L-mimosine as the lead structure for the synthesis of 2,6-diaryl-4-oxo-piperidine-3,5-dicarboxylates and 2,6-diaryl-4-oxo-piperidine-3-carboxylates. In both cases several compounds have been prepared by means of a Mannich-condensation. The pharmacological experiments for inhibitory activity were carried out at Trypanosoma brucei brucei and Plasmodium falciparum and for cytotoxicity at macrophages. The 2,6-diaryl-4-oxo-piperidine-3,5-dicarboxylates 10a-10n were synthesised from acetone-1,3-dicarboxylic acid dimethyl- or diethylester, aromatic aldehyde and a primary amine at the ratio of 1:2:1 (see table 2). The IC50 values against Trypanosoma brucei brucei acquired for 10a-10n are comparable to the commonly used antitrypanosomal drugs eflornithin-HCl and nifurtimox. Those acquired for 11a-11d are similar to suramine-Na and nifurtimox. Therefore the monoesters are presumably the more active class of compounds. Further investigation with Plasmodium falciparum showed that the 2,6-diaryl-4-oxo-piperidine-3,5-dicarboxylates 10h-10k have inhibitory effects. Among the 2,6-diaryl-4-oxo-piperidine-3-carboxylates only compound 11c could be identified as an active inhibitor. This monoester derivative shows a ten-fold higher potency in comparison to the diesters and presumably represents the more potent class of compounds. This finding corresponds with the experiments with Trypanosomes. Because of their good inhibitory qualities in vitro at Plasmodium falciparum the compounds 10h-10k were analysed at Plasmodium berghei infected mice in vivo. But no inhibitory effect could be detected.

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Severe malaria caused by Plasmodium falciparum (P. falciparum) remains a leading cause of death in many low and middle income countries. The intraerythrocytic reproduction cycle of the parasite is responsible for all the symptoms and mortality of malaria. The merozoite, first invade a red blood cell (RBC) in the circulation, then grows, develops and multiplies within it by clonal division. Merozoite invasion is a complex process involving dynamic interactions between ligands in the merozoite coat and receptors on the red blood cell membrane. Therefore, filming the complete malaria invasion processes may shed the light on its mechanism. The rationale of this work is that learning how the various ligand-receptor interactions affect invasion phenotypes will lead us to a better understanding of the key biological and biophysical aspects of parasite growth in the blood. The work described has firstly involved the development of an optimised imaging platform for recording egress-invasion sequences. I used live cell microscopy to understand this stage of malarial infection better, by monitoring egress-invasion sequences in live cultures under controlled conditions and addressing the morphology and kinetics of erythrocyte invasion by P. falciparum. In addition, the erythrocyte invasion phenotypes of the various P. falciparum strains were systematically investigated for the first time by live cell microscopy. Furthermore, to better understand genetic recombination affecting erythrocyte invasion phenotypes, progeny from the 7G8 x GB4 cross was compared to their parents. In order to investigate specific receptor-ligand interactions and their distinct functional characterisations at each distinct stage, the enzymes that cleave receptors on the erythrocytes and antibodies targeting ligands on the merozoites were studied and their effects observed using the live-imaging platform. In the results, the functions of ligands on the merozoites demonstrated for the first time distinct and sequential functions of proteins during erythrocyte invasion, which could potentially guide the design of more effective malaria vaccines. In addition, I have designed microfluidic devices for studying blood stage malaria. Polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic devices are optically transparent, non-toxic and have biocompatible features. Building on previous work, I made specific microfluidic devices for achieving a high throughput of egress-invasion observations. Infected red blood cells were delivered into a microfluidic device channel containing cage-like "nests". The nests were designed to selectively trap these stiff, egress-ready cells, in order to obtain streams of merozoites on maturation. Uninfected RBCs were delivered from another input into a long serpentine channel co-flowing with the egressed merozoites. The results indicated that, during P. falciparum erythrocyte invasion under flow conditions, the morphological effect on erythrocytes and the kinetic properties show significant differences to those in static conditions. In addition, with optimised flow rates, it is possible to reach higher throughput of egress-invasion observations than static conditions. Both the static and flow experiments carried out in this study highlight important mechanisms and processes of malaria invasion, and represent new ways of studying blood stage malaria. Precise and high throughout recording of single-event host-pathogen interaction events will allow us to address a new area of fundamental biological questions in future work.

The sexual phase of Plasmodium falciparum begins with the differentiation of intraerythrocytic sexual stages, termed gametocytes, in the human host. Mature gametocytes circulate in the peripheral blood and are taken up by the mosquito during the blood meal. These stages are essential for the spread of the malaria disease and form gametes in the mosquito midgut within minutes. A highly conserved family of six secreted proteins has been identified in Plasmodium falciparum. They comprise multiple adhesive domains and are termed PfCCp1 through PfCCp5, and PfFNPA. It was revealed in this work that PfCCp multi-domain adhesion proteins form protein complexes in gametocytes and on the surface of newly emerged macrogametes by adhesion domain-mediated binding. Co-Immunoprecipitation assays with activated gametocyte lysates show interactions between PfCCp proteins and indicate surface association via Pfs230 and Pfs25. Pfs230 is connected with the plasma membrane of the parasite by its interaction partner Pfs48/45. This protein is linked to the plasma membrane by a GPI anchor and presumably retains the multi-protein complex on the surface of newly emerged macrogametes in the mosquito midgut. A WD40 domain containing protein was identified to be part of this protein complex. It might serve as platform for the assembly of the multi protein complex or mediate the interplay among proteins, as suggested from known functions of the WD40 domain repeats. During egress from the host erythrocyte, the emerging gametes become vulnerable to factors of the human complement, which is taken up with the blood meal. In this thesis it was found that the complement system is active for about one hour post feeding. Macrogametes defend against complement-mediated lysis by co-opting the human complement regulators Factor H and FHL-1 from the blood-meal. These serum proteins bind via its SCR domains 5-7 to the surface of macrogametes. Once bound, they trigger complement inactivation of the alternative pathway, which prevents induction of complement lysis on the surface of the malaria parasite. Antibodies against Factor H are able to impair the sexual development in vitro and are able to block transmission to the mosquito. Interaction studies on endogenous proteins and immobilized recombinant proteins revealed the PfGAP50 protein as binding partner of Factor H and FHL-1. This protein was hitherto described as a glideosome-associated protein in invasive parasite stages, but has not yet been characterized in gametes. First localization studies indicate a relocation of PfGAP50 from the inner membrane complex to the surface of macrogametes. Malaria still persists as one of the deadliest infectious diseases worldwide. Investigations on the essential transmissive stages, gametocytes and gametes of Plasmodium falciparum, stood in the background of research for a long time. This work deciphered details on protein interactions on the surface of the malaria parasite and provides first information about coactions between the parasite and the human complement in the mosquito midgut. / Die Sexualphase von Plasmodium falciparum beginnt mit der Ausbildung von intraerythrozytären Sexualstadien, sogenannten Gametozyten, im menschlichen Wirt. Reife Gametozyten zirkulieren im peripheren Blut und werden während der Blutmahlzeit von der Mücke aufgenommen. Dieses Parasitenstadium ist ausschlaggebend für die Verbreitung von Malaria und bildet im Mückendarm innerhalb von Minuten Gameten. In Plasmodium falciparum wurde eine hochkonservierte Familie bestehend aus sechs sekretierten Proteinen entdeckt. Diese bestehen aus verschiedenen Adhäsionsdomänen und werden PfCCp1 bis PfCCp5 und PfFNPA genannt. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass PfCCp Multiadhäsionsproteine Komplexe in Gametozyten und auf der Oberfläche von jungen Makrogameten mittels domänenvermittelter Bindungen bilden. Ko-Immunpräzipitationen mit Lysat aus aktivierten Gametozyten zeigten oberflächenvermittelte Interaktionen der PfCCp Proteine durch Pfs230 und Pfs25. Pfs230 ist mit seinen Interaktionspartner Pfs48/45 durch einen GPI-Anker mit der Plasmamembran des Parasiten verbunden. Der Multi-Proteinkomplex wird somit auf der Oberfläche von jungen weiblichen Gameten festgehalten. Zudem wurde in dem neu identifizierten Proteinkomplex ein Protein entschlüsselt welches WD40-Domänen aufweist. Bereits bekannte Funktionen von sich wiederholenden WD40-Domänen lassen vermuten, dass dieses Protein möglicher-weise als Plattform für den Zusammenbau des Proteinkomplexes dient oder das Wechselspiel zwischen Proteinen vermittelt. Während des Ausbruchs aus der Wirtszelle, dem Erythrozyten, werden Gameten angreifbar für Faktoren des humanen Komplements, welches mit der Blutmahlzeit in den Mückendarm aufgenommen wird. In dieser Arbeit wurde ermittelt, dass das Komplementsystem nach der Blutmahlzeit etwa eine Stunde lang im Mückendarm aktiv ist. Durch die Bindung der Regulatoren Faktor H und FHL-1 des menschlichen Komplementsystems aus der Blutmahlzeit, schützen sich Makrogameten gegen eine komplementvermittelte Lyse. Diese Serumproteine binden mittels ihrer SCR-Domänen 5-7 an die Oberfläche von Makrogameten und vermitteln damit die Inaktivierung des alternativen Komplementweges. Dadurch schützen sie sich vor der komplementinduzierten Lyse auf der Oberfläche des Parasiten. Antikörper gegen Faktor H vermindern die sexuelle Entwicklung in vitro und können die Weiterentwicklung des Erregers in der Mücke blockieren. Interaktionsstudien mit endogenen Proteinen und immoblilisierten rekombinanten Proteinen offenbarten PfGAP50 als Bindungspartner von Faktor H und FHL-1. PfGAP50 wurde bislang einem Motorkomplex zugeschrieben, welcher für die Parasitenbewegung von invasiven Stadien zuständig ist. Es wurde jedoch bis heute nicht in Gameten charakterisiert. Erste Lokalisationsstudien weisen auf eine Relokalisierung von PfGAP50 vom inneren Membrankomplex zur Oberfläche von Makrogameten hin. Malaria ist weiterhin eine der tödlichsten Infektionskrankheiten weltweit. Die Erforschung dieser für die Übertragung essentiellen Stadien, den Gametozyten und Gameten von Plasmodium falciparum, stand lange im Hintergrund der Forschung. Diese Arbeit entschlüsselt Details über Proteininteraktionen auf der Oberfläche des Malariaparasiten und beschreibt das Zusammenwirken des Parasiten mit dem menschlichen Komplementsystem im Darm der Mücke.