Dokument: Charakterisierung des Chlamydia pneumoniae Adhäsins und Invasins Pmp21

Titel:	Charakterisierung des Chlamydia pneumoniae Adhäsins und Invasins Pmp21
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=12200
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20090721-101729-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Schmidt, Eleni [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,26 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 21.07.2009 / geändert 21.07.2009
Beitragende:	Prof. Dr. Hegemann, J. H. [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Pfeffer, Klaus [Gutachter]
Stichwörter:	Chlamydia, Proteine, Adhäsine
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Chlamydien sind Gram-negative, obligat intrazelluläre Bakterien, die sich in einem einzigartigen, biphasischen Lebenszyklus vermehren. Unter den Chlamydien gibt es sowohl Tier-pathogene Arten, wie C. psittaci als Verursacher der Psittakose bei Vögeln (und auch beim Menschen), als auch Human-pathogene Arten, u. a. C. pneumoniae und C. trachomatis. Infektionen mit C. pneumoniae führen zu respiratorischen Erkrankungen wie Pneumonien und Bronchitis. Darüber hinaus werden auch chronische Erkrankungen, wie Atherosklerose, Asthma und Alzheimer-Demenz mit diesem Pathogen in Verbindung gebracht. Der kausale Zusammenhang zwischen diesen Erkrankungen und der C. pneumoniae Infektion ist jedoch noch ungeklärt. C. trachomatis ist ein weltweit verbreiteter Erreger von sexuell übertragbaren Erkrankungen. Neben Infektionen des Urogenital-Trakts, die zur Infertilität führen können, gilt C. trachomatis auch als Hauptverursacher von vermeidbarer Blindheit, dem Trachom. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Identifizierung von chlamydialen Proteinen, die im initialen Prozess der Infektion als Adhäsin oder/und Invasin eine Rolle spielen. Im ersten Teil der Arbeit wurde die Adhäsion des Oberflächen-lokalisierten C. pneumoniae Polymorphen Membranproteins (Pmp) 21 mit Hilfe des Hefe-Oberflächenexpressionssystems an humane Zellen untersucht. Pmp21 ist das zweitlängste Protein der Pmp-Familie, die insgesamt 21 Polymorphe Membranproteine enthält. Aufgrund von bioinformatorischen Analysen stellen die Pmps putative Autotransporter dar, die aus einer Signalsequenz, einer Passagierdomäne (N-Terminus) und dem C-terminalen β-barrel bestehen. Mit Hilfe des Hefe-Oberflächenexpressionssystems konnte für die gesamte Passagierdomäne von Pmp21 eine signifikante Adhäsion an Humanzellen gezeigt werden. Diese Ergebnisse konnten mit rekombinant hergestellten, affinitätschromatographisch aufgereinigten Proteinen bestätigt werden. Die folgenden Domänen- und Mutationsanalysen zeigten, dass die für die Pmps charakteristischen Motive GGAI (I, L, V) und FxxN für den chlamydialen Adhäsionsprozess essentiell sind. Weiterhin konnte nachgewiesen werden, dass das Pmp21 Protein im Infektionsprozess von C. pneumoniae die Adhäsion der Chlamydien an die Humanzelle vermittelt. Die Inhibierung der Pmp21-Funktion durch die Vorbehandlung der chlamydialen Elementarkörperchen mit einem Pmp21-spezifischen Antikörper oder durch die Vorinkubation der Humanzellen mit dem rekombinanten Pmp21 Protein reduzierte signifikant die Infektivität der Chlamydien. Weitere Analysen zeigten, dass die Vorinkubation der Humanzellen mit rekombinantem Pmp21 Protein die Adhäsion der Chlamydien an die Humanzelle inhibiert, wodurch die reduzierte Infektionsrate resultiert. Im letzten Abschnitt der Arbeit wurde die Funktion von Pmp21 bei der Internalisierung der Bakterien in die Wirtszelle untersucht. Mit Pmp21-beschichtete Latexkügelchen wurden signifikant von der Humanzelle aufgenommen. Dieses Ergebnis suggeriert, dass Pmp21 im Internalisierungsprozess eine wichtige Rolle spielt. In Folgeexperimenten konnte eine Rolle für die repetitiven Motive im Internalisierungsprozess identifiziert werden. Die vorliegenden Daten belegen, dass das Pmp21 Protein als chlamydiales Adhäsin für die Bindung der Bakterien an die eukaryotische Wirtszelle und ihrer Internalisierung wichtig ist und somit einen chlamydialen Virulenzfaktor darstellt. Chlamydiaceae are obligate intracellular Gram-negative bacteria, exhibiting a unique biphasic developmental cycle. They cause a variety of diseases ranging from asymptomatic to serious diseases in humans and animals. For example C. psittaci is responsible for psittacosis in birds or cats. C. trachomatis is worldwide the major cause of preventable blindness and sexually transmitted disease. C. pneumoniae is responsible for acute and chronic respiratory diseases and is widely considered to be a cause of atherosclerosis, asthma and Alzheimer’s disease. However the causal correlation between these diseases and the C. pneumoniae infection is still open. This work deals with the identification of chlamydial proteins that play a role as adhesin and / or invasin in the initial process of infection. The adhesion properties of the surface localized polymorphic membrane protein (Pmp) 21 to human cells were examined using the yeast display system. Pmp21 is the second longest member of the Pmp family, consisting of 21 polymorphic membrane proteins. Bioinformatically, the Pmps were predicted as autotransporters, containing a signal sequence, a passenger domain (N-terminus) and the C-terminal β-barrel. By using the yeast display system the whole passenger domain of Pmp21 showed significant adhesion to human cells. We could confirm these results with recombinant, affinity chromatographic purified protein. Furthermore domain- and mutational analyses indentified the characteristic, repetitive motifs GGA (I, L, V) and FxxN to be essential for the adhesion process. Next it was demonstrated that Pmp mediates the adhesion itself of the chlamydiae to the eukaryotic cell in the infection process. Although functional inhibition of the Pmp21 protein by preincubation of elementary bodies with a Pmp21-specific antibody or the preincubation of human cells with the recombinant Pmp21 protein led to significant decrease in infectivity. Further analyses showed, that the preincubation of human cells with recombinant Pmp21 protein inhibits the adhesion of chlamydiae to human cells, resulting in a decreased infection rate. Moreover the function of Pmp21 in the internalization of bacteria into the host cell was examined. Latex beads coated with recombinant Pmp21 were significant uptaken by human cells. This suggests that Pmp21 plays a crucial role in the internalization process. Furthermore we identified the role of the repetitive motifs within the internalization process. These results demonstrate that Pmp21 is a chlamydial adhesin, important for binding of the bacteria to the eukaryotic host cell and crucial for their internalization. This assumes that Pmp21 depicts a chlamydial virulence factor.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	21.07.2009
Dateien geändert am:	21.07.2009
Promotionsantrag am:	30.01.2009
Datum der Promotion:	17.03.2009