Dokument: Die Bedeutung der Protein-O-Mannosyltransferasen für die Virulenz von Cryptococcus neoformans

Titel:	Die Bedeutung der Protein-O-Mannosyltransferasen für die Virulenz von Cryptococcus neoformans
Weiterer Titel:	Role of the protein-mannosyltransfeases for the virulence of Cryptococcus neoformans
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=5051
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20070705-112616-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dr. Willger, Sven [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 5,39 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 03.07.2007 / geändert 03.07.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Ernst, Joachim F. [Gutachter] Prof. Dr. Freudl, R. [Gutachter]
Stichwörter:	Cryptococcus neoformans, Protein-O-Mannosyltransferasen, PMT, Protein-Mannsolyltransferasen
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Die Protein-O-Mannosylierung, das spezifische Anhängen von Mannosen an Zielproteine, ist eine der wichtigsten Protein-Modifikationen, die hauptsächlich bei sekretierten und Zellmembran-assoziierten Proteinen von Eukaryoten sowie einigen Bakterienarten vorkommt. Dieser Prozess wird von der hoch konservierten Proteinfamilie der Protein-O-Mannosyltransferasen (Pmt) katalysiert, die aufgrund ihrer Proteinsequenzen in drei Subfamilien unterteilt werden. Im Genom des humanpathogenen Pilzes Cryptococcus neoformans konnten mit PMT1, PMT2 und PMT4 jeweils ein Mitglied der drei entsprechenden Subfamilien identifiziert werden, während bei Saccharomyces cerevisiae und Candida albicans sieben bzw. fünf PMT-Gene vorkommen. In dieser Arbeit wurden die PMT-Gene von C. neoformans einzeln und in Kombinationen disruptiert. Es konnte gezeigt werden, dass ähnlich wie bei Schizosaccharomyces pombe das PMT2 Gen bei C. neoformans essentiell ist, während die pmt1- bzw. pmt4-Einzelmutanten lebensfähig sind. Die pmt1 pmt4-Doppelmutante war außerdem wie in S. pombe und C. albicans nicht lebensfähig. Sowohl die pmt1- als auch die pmt4-Einzelmutante wiesen im Vergleich zum Wildtyp eine deutlich veränderte Zellmorphologie und Biogenese von intrazellulären Vesikeln auf. Zusätzlich zeigten beide Mutanten einen Wachstumsdefekt unter hyperosmolaren Bedingungen. Die Virulenz des pathogenen Pilzes Cryptococcus neoformans wird wesentlich durch Oberflächenstrukturen bestimmt, wie z. B. die Polysaccharidkapsel oder das Melanin. Aus diesem Grund ist die Protein-O-Glykosylierung bei C. neoformans möglicherweise für die Biosynthese, Lokalisierung und Funktion dieser Virulenzfaktoren wichtig. Während die pmt4-Mutante im Vergleich zum Wildtyp eine dünnere Polysaccharid-Kapsel besaß und einen deutlichen Melanin-Defekt aufwies, konnte für die pmt1-Mutante bei keinem der untersuchten Virulenzfaktoren ein Unterschied zum Wildtyp beobachtet werden. Überraschenderweise zeigten aber sowohl die pmt4- als auch die pmt1-Mutante in einem Makrophagen-Phagozytose/Tötungstest bzw. in einem Maus-Virulenz-Model eine signifikante Reduktion der Infektivität. Die Ergebnisse zeigen, dass die Pmt-katalysierte Protein-O-Glykosylierung eine bedeutende Rolle für die Zellmorphologie und Zellintegrität von C. neoformans hat. Die Pmt-Proteine beeinflussen direkt oder indirekt, durch die Glykosylierung noch unbekannter Zielproteine, spezifische Virulenzfaktoren und dadurch die Pathogenität von C. neoformans. The protein mannosyltransferases (Pmt’s) catalyse the initial step of protein O-glycosylation, the addition of mannose to serine or threonine residues of target proteins. Based on protein similarities, this highly conserved protein family can be separated into three subfamilies: the Pmt1 sub-family, the Pmt2 sub-family and the Pmt4 sub-family. In contrast to Saccharomyces cerevisiae and Candida albicans, but similar to other filamentous fungi, three putative members of the PMT gene family, PMT1, PMT2, and PMT4, could be identified in the genome of the human fungal pathogen Cryptococcus neoformans, one member of each subfamily. Similar to Schizosaccharomyces pombe, C. neoformans PMT2 is an essential gene. Also, the pmt1 and pmt4 mutations are synthetically lethal. In contrast, the pmt1 and pmt4 single mutants were viable, each exhibiting abnormal cell morphology and altered vacuole formation compared to the wild type. The pmt1 mutant cells were enlarged and were also more susceptible to osmotic stress (sorbitol) than wild type. The pmt4 mutant grew poorly on high salt medium, and this strain demonstrated abnormal septum formation and cytokinesis. Investigations focussed on the virulence factors of C. neoformans revealed that the pmt4 mutant has a thinner capsule compared to the wild type, and that it has lost the ability to produce melanin. Both of these phenotypes are predicted to adversely affect virulence. The pmt1 mutation did not result in any change of the known inducible virulence factors compared to the wild type. The pmt1 and pmt4 mutants demonstrated reduced ability to survive co-incubation with macrophages in cell culture, suggesting reduced virulence. The result of the macrophage assay was confirmed in the murine inhalation model of cryptococcosis in which both pmt mutants showed attenuated virulence compared to both the wild type and the reconstituted PMT strains. These findings suggest that O-glycosylation initiated by Pmt’s plays a crucial role in maintaining cell morphology, and that lack of O-glycosylation leads to an altered cell wall composition and cell integrity. The results also suggest that Pmt’s control virulence of C. neoformans either directly by post-translational modification of virulence-associated proteins or as an indirect effect mediated by the Pmt target proteins.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Mikrobiologie
Dokument erstellt am:	03.07.2007
Dateien geändert am:	03.07.2007
Promotionsantrag am:	01.06.2007
Datum der Promotion:	27.06.2007