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Identification and characterization of type III-secreted chlamydial pathogenicity factors and their impact on the infected host cell

Identification and characterization of type III-secreted chlamydial pathogenicity factors and their impact on the infected host cell

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Prüfsumme: MD5:d3029b140c3e1883cf7d21b6ba097a0c

HERRMANN, Michael, 2004. Identification and characterization of type III-secreted chlamydial pathogenicity factors and their impact on the infected host cell [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz

@phdthesis{Herrmann2004Ident-8033, title={Identification and characterization of type III-secreted chlamydial pathogenicity factors and their impact on the infected host cell}, year={2004}, author={Herrmann, Michael}, address={Konstanz}, school={Universität Konstanz} }

2004 eng application/pdf 2011-03-24T17:39:25Z Identifizierung und Charakterisierung von Typ III-sezernierten chlamydialen Pathogenizitätsfaktoren und deren Einfluss auf die infizierte Wirtszelle Identification and characterization of type III-secreted chlamydial pathogenicity factors and their impact on the infected host cell 2011-03-24T17:39:25Z Herrmann, Michael Chlamydophila pneumoniae ist ein obligat intrazelluläres, gram-negatives Humanpathogen, welches Lungenentzündungen verursacht und als Risikofaktor für Krankheiten wie Artheriosklerose, Herzkranzgefässerkrankungen und Alzheimer diskutiert wird. Während des gesamten intrazellulären Lebenszyklus sind die Chlamydien von einer Vakuole aus Wirtszellmembran, einer sogenannten Inclusion, umgeben. Der spezielle Lebenszyklus ermöglicht es dem Pathogen in den klinisch problematischen Zustand der Persistenz überzugehen in welchem die Chlamydien nicht antibiotisch bekämpfbar sind. Daher besteht die grosse Herausforderung für die Pharmaindustrie darin, spezifische antichlamydiale Antibiotika zu entwickeln, die auch in der Lage sind persistente Infektionen zu bekämpfen. Da Chlamydien bekanntermassen ein Typ III Sekretionssystem (T3SS) besitzen, könnte man durch Studieren dieses speziellen Sekretionsapparats für Virulenzfaktoren zu neuen Targets für die Entwicklung antichlamydialer Antibiotika kommen.<br />Ziel dieser Arbeit war die Identifizierung von potentiellen, Typ III-sezernierten Virulenzfaktoren von C. pneumoniae, sowie die Charakterisierung deren Wirkmechanismen in der Wirtszelle.<br />Acht Kandidatengene wurden aus dem Genom von C. pneumoniae Stamm TW183 ausgewählt. Sekretion von sechs der ausgewählten Kandidatenproteine, CopN, cpMip, Pkn5, CpB0736, CpB0739 und CpB0856 konnte mit Hilfe von Immunzytochemie nachgewiesen werden. Alle sechs Kandidaten wurden in die Inclusionsmembran hinein sezerniert. Es wurde gezeigt, dass sowohl die Expression wie auch die Sekretion dieser chlamydialen Effektorproteine zeitlich reguliert wird. Das bedeutet, dass verschiedene Virulenzfaktoren ihre jeweilige Rolle zu unterschiedlichen Zeiten des Infektionszyklus ausüben. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass individuelle Inclusionen innerhalb einer Wirtszelle bezüglich der Sekretion der Virulenzfaktoren autonom sind.<br />In dieser Arbeit wurde ein Modell vorgeschlagen, worin die Sekretion der Virulenzfaktoren in die Inclusionsmembran diese Proteine in der direkten Umgebung der Inclusionen bindet und dadurch ein lokales Mikrokompartiment schafft, welches Wachstum, Teilung und Überleben der Chlamydien in dieser spezialisierten Nische ermöglicht. Durch die Lokalisierung der sezernierten Effektorproteine in der Inclusionsmembran sind diese in der Lage mit Proteinen im Zytoplasma der Wirtszelle zu interagieren.<br />Zwei der sezernierten Effektorproteine, Pkn5 und cpMip, wurden genauer charakterisiert. Es wurde gezeigt, dass Pkn5 (CpB0730), ein Serin-Threoninkinase-ähnlicher Effektor, zwar nicht selbst als Kinase aktiv ist, aber dennoch in der Lage ist, die Phosphorylierung von Wirtszellproteinen wie des Rho GDP Dissoziations-Inhibitorproteins (RhoGDI), einer Proteindisulfid-Isomerase (PDI) sowie einer regulatorischen Untereinheit der Proteinkinase A TypI zu beeinflussen. Sowohl Pkn5 als auch CpB0739, die beide 20 hpi (Stunden nach Infektion) sezerniert werden, könnten einen Einfluss auf die Remodellierung des Zytoskeletts der Wirtszelle haben. Pkn5 induzierte die Phosphorylierung von RhoGDI durch Wirtszellkinasen in Kinaseassays. Es ist bekannt, dass die Phosphorylierung von RhoGDI die Aktivität von Rho Proteinen beeinflusst, welche wiederum an der Strukturierung des Zytoskeletts der Wirtszelle beteiligt sind. CpB0739 besitzt eine Adenylatzyklase-Domäne, die über zyklisches AMP ebenfalls das Wirtszell-Zytoskelett beeinflussen könnte. Die Hemmung der Phosphorylierung der PDI und der regulatorischen Untereinheit von PKA durch Pkn5 könnte zur Induktion von Interleukin-10 führen, welches die Wirtszelle vor Apoptose schützt. Die posttranslationale Modifikation von Pkn5 mit SUMO1 Protein, verursacht durch das Wirtszellprotein PIASx, wurde hier ebenfalls gezeigt. PIASx konnte mittels Immunzytochemie auf der Oberfläche der Inclusionen lokalisiert werden.<br />Die hier gezeigten Ergebnisse machen deutlich, dass die Infektion mit C. pneumoniae TW183 weder den NFkB noch die STAT1, STAT2 oder STAT3 Signaltransduktionswege beeinflusst.<br />Es wurde demonstriert, dass das Effektorprotein cpMip eine essentielle Rolle in der Chlamydieninfektion spielt. Die Hemmung der peptidyl prolyl cis-trans Isomeraseaktivität von cpMip durch die immunsupprimierende Substanz FK506 hatte einen hemmenden Einfluss auf die Infektion mit C. pneumoniae. In dieser Arbeit wird vorgeschlagen, dass sich eine Substruktur des grossen FK506 Biomoleküls als Leadstruktur für die Entwicklung spezifischer antichlamydialer Antibiotika eignen könnte.<br />Weitere Untersuchungen der sezernierten Effektorproteine und deren intrazellulärer Funktion sind nötig. Die hier berichtete Identifizierung und Charakterisierung von Typ III-sezernierten Effektorproteinen von C. pneumoniae zusammen mit der Untersuchung ihres Einflusses auf die Pathogen-Wirt Interaktion ist ein Schritt in Richtung der Entwicklung potenterer antichlamydialer Antibiotika. deposit-license Herrmann, Michael

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