Charakterisierung der molekularen Wirkungen des Y. enterocolitica Effektorproteins YopP auf die Wirtszelle

Yersinien sind auf Grund ihres spezifischen Typ
III-Proteinsekretionssystems (TTSS) in der Lage, nach Anlagerung an
Zellen bakterielle Virulenzproteine in das Innere der Wirtszelle zu
translozieren. Dies führt zu einer Zellparalyse und bei Makrophagen
zum Zelltod. Eines der translozierten Virulenzproteine ist YopP/J,
das die Signalwege der mitogenaktivierten Proteinkinasen (MAPK)
sowie des Transkriptionsfaktors NF-kB in der Wirtszelle inhibiert.
Es wird angenommen, dass YopP/J zur Familie der Cystein-Proteasen
zählt. Es zeigt Homologien zu AvrRXV/AvrBst von Xanthomonas
campestris, welches eine dem apoptotischen Zelltod vergleichbare
sogenannte „Hypersensitive Reaktion (HR)“ bei Pflanzen auslösen
kann. Die Bakterien der enteropathogenen Spezies Yersinia
enterocolitica, welche nach oraler Aufnahme im terminalen Ileum
durch M-Zellen in die Lymphfollikel der Peyerschen Plagues wandern,
werden anhand ihrer Oberflächen-(O)- und Geißel-(H)-Antigene in
verschiedene Serotypen unterteilt. Unsere Studien haben gezeigt,
dass sich einzelne Y. enterocolitica-Serotypen in der
Apoptoseinduktion bei Makrophagen unterscheiden. In der
vorliegenden Arbeit wurde den Mechanismen der Apoptoseinduktion
durch die verschiedenen Y. enterocolitica-Serotypen nachgegangen.
Zunächst konnte YopP für die unterschiedlichen Apoptose-Effekte
verantwortlich gemacht werden. Durch DNA-Austausch und der
anschließenden Modifikation einzelner Aminosäuren zwischen YopP von
Y. enterocolitica-Serotyp O8 und Y. enterocolitica-Serotyp O9
konnte Arginin (R) an Position 143 als essentielle AS der
Effektordomäne von YopPO8 definiert werden. YopP von Y.
enterocolitica-Serotyp O9 und Y. enterocolitica-Serotyp O3 besitzt
an dieser AS-Position Serin (S). YopPO8 vermittelt deutlich stärker
Apoptose als YopPO9 und YopPO3. Der erhöhten Apoptoseinduktion
durch YopPO8 geht eine effiziente Unterdrückung der
NF-kB-Aktivierung vorraus. Die Inhibition des antiapoptotischen
NF-kB-Signalwegs durch YopP scheint Voraussetzung für die
Apoptoseinduktion durch Yersinia zu sein. Des weiteren wurde in
dieser Arbeit mit Hilfe des Hefe-2-Hybrid-Systems nach neuen
unbekannten intrazellulären YopP-Interaktionspartner gesucht. Aus
einer Maus-Milz-cDNA-Genbank konnten 22 potentielle
YopP-Interaktionspartner isoliert werden. In in
vitro-Bindungsstudien konnte bis zum jetzigen Zeitpunkt eine
Interaktion von YopP mit vier Proteinen (PP2Ac, FWD2, eEf1bb,
Smad1) bestätigt werden. Weiterführende Bindungs- und
Funktionsanalysen werden noch durchgeführt. Die möglichen
Auswirkungen dieser Interaktionen werden diskutiert. Die
durchgeführten Studien erbrachten zudem Hinweise auf eine
Modifikation von YopP in der Wirtszelle. Darüberhinaus konnte mit
Hilfe des Hefe-2-Hybrid-Systems der Interaktionsbereich von YopP
mit seinem Zielprotein IKKb eingeschränkt werden. Die
durchgeführten Bindungsanalysen mit IKKb-Deletionsmutationen weisen
auf eine Bindung von YopP an den IKKb-N-Terminus hin. Das Ergebniss
wurde durch in vitro-Bindungsstudien bestätigt. Unter anderem
scheint Alanin an IKKb-Position 120 die Interaktion mit YopP zu
bestimmen. So konnten im Rahmen dieser Doktorarbeit
unterschiedliche Aspekte der Wechselwirkung von Y. enterocolitica
YopP mit der Wirtszelle und Wirtszellproteinen analysiert werden.
Diese Studien tragen zum besseren Verständnis der Immunmodulation
durch pathogene Bakterien bei.