Charakterisierung der Virulenzproteine YscM1 und YscM2 in ihrer Funktion als Modulatoren des Stoffwechsels in Yersinia enterocolitica

Humanpathogene Yersinien nutzen ein Typ III-Sekretionssystem
(TTSS), um Virulenzproteine in die Wirtzelle zu injizieren und so
der angeborenen Immunantwort des Wirts zu entkommen. Die homologen
Proteine YscM1 und YscM2 in Yersinia enterocolitica gelten als
funktionell austauschbare negative Regulatoren des TTSS. Ziel
dieser Arbeit war die nähere Charakterisie-rung der Funktion von
YscM1 und YscM2. Mithilfe von Wechselwirkungsstudien wurde in Y.
enterocolitica ein Interaktionspartner der beiden Proteine
gefunden, der durch Mas-senspektrometrie als
Phosphoenolpyruvatcarboxylase (PEPC) identifiziert wurde. Bei der
PEPC handelt es sich um ein Stoffwechselenzym, das die Synthese von
Oxalacetat aus Phosphoenol-pyruvat und CO2 katalysiert und somit
der Aufrechterhaltung des Citratzyklus dient, da dieser neben der
Energiegewinnung auch Bausteine für Aminosäuresynthesen liefert.
YscM1 und YscM2 sowie deren Chaperon SycH und PEPC wurden
rekombinant hergestellt und gereinigt. Mit den gereinigten
Proteinen konnte die Bindung von PEPC an YscM1 und YscM2 bestätigt
werden. Es konnte gezeigt werden, dass beide Proteine
antagonistisch wirken. YscM1 drosselt die Enzymaktivität von PEPC,
während YscM2 die Aktivität erhöht. Um einen Effekt von YscM1 und
YscM2 auf die Enzymaktivität von PEPC in vivo zu untersuchen,
wur-den beide Proteine in Y. enterocolitica überexprimiert. Die
Wachstumsbedingungen wurden dabei so gewählt, dass die Yersinien
auf die PEPC-Reaktion angewiesen waren. Bei Überpro-duktion von
YscM1 kam das Wachstum der Yersinien dabei völlig zum Erliegen,
während YscM2 das Wachstum stimulierte. Die hier beschriebene
Funktion von YscM1 und YscM2 ließ sich als völlig neue Funktion
gegenüber der bekannten regulatorischen Funktion abgrenzen.
Mausinfektionsversuche zeigten für eine ppc- und eine yscM1-Mutante
einen attenuierten Phä-notyp, während die yscM2-Mutante keine
Unterschiede in der Pathogenität im Vergleich zum Wildtyp aufwies.
Für pathogene Bakterien ist vielfach beschrieben, dass sich deren
Stoffwechsel auf die Expres-sion von Virulenzfaktoren auswirkt. In
dieser Arbeit konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass ein
Virulenzfaktor den Stoffwechsel eines bakteriellen Erregers
moduliert. Vermutlich ist durch die Modulation der Enzymaktivität
eine optimale Anpassung an die Ernährungssituation im Wirt möglich,
da eine Balance zwischen Energiestoffwechsel und der Synthese von
Viru-lenzfaktoren sichergestellt wird. Da die PEPC im Menschen
nicht vorkommt, aber für viele pathogene Bakterien von großer
Bedeutung sein dürfte, könnte die PEPC ein interessantes
Angriffsziel für Antibiotika und die Wechselwirkung zwischen YscM1
und PEPC die Grundlage für deren Entwicklung darstellen.