Dokument: Charakterisierung der Proteine CPn0677 und CPn0678 in der frühen Chlamydia pneumoniae Infektion
| Titel: | Charakterisierung der Proteine CPn0677 und CPn0678 in der frühen Chlamydia pneumoniae Infektion | |||||||
| Weiterer Titel: | Characterization of the proteins CPn0677 and CPn0678 in early Chlamydia pneumoniae infection | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=56941 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20210721-101516-0 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Spona, Dominik [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Johannes Hegemann [Gutachter] Prof. Dr. Thomas Klein [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Das Humanpathogen Chlamydia pneumoniae (C. pn.) ist ein weit verbreitetes, gramnegatives, obligat intrazelluläres Bakterium. Der Erreger infiziert die oberen und unteren Atemwege. Bedingt durch die obligat intrazelluläre Lebensweise müssen Chlamydien in Wirtszellen eindringen, um sich zu vermehren. Die infektiösen Bakterien adhärieren an die Wirtszelle und sekretieren bakterielle Effektorproteine über ein Typ-III-Sekretionssystem (T3SS) in das Zytosol der Wirtszelle, wo diese Wirtszellprozesse beeinflussen, um eine effektive Aufnahme durch die Wirtszelle zu gewährleisten. Zwei dieser sekretierten Effektoren sind CPn0677 und CPn0678, die zu einem frühen Zeitpunkt der Infektion in die Wirtszelle gelangen und in die Endozytose-Maschinerie der Wirtszelle eingreifen. In dieser Arbeit wurde die Funktion der beiden Effektorproteine im Kontext der frühen Infektion charakterisiert.
Die Gene cpn0677 und cpn0678 kodieren für die Proteine CPn0677 und CPn0678. Sie stellen im genomischen Kontext und im direkten Vergleich mit den Genomen anderer Chlamydien-Spezies einen Sonderfall dar, da an dieser Genom-Position die anderen Spezies nur ein einziges Gen besitzen. Das Protein CPn0678 ist direkt an der Internalisierung des Pathogens beteiligt, indem es an die zytosolische Seite der Plasmamembran (PM) der Zielzelle bindet, diese verformt und SNX9, ein zentrales multifunktionales Endozytoseprotein, rekrutiert. Essenziell für die PM Bindung ist eine N-terminale amphipathische Helix (APH) von CPn0678, welche die Bindung an negativ geladene Phospholipide vermittelt und so Membrantubulation induziert. Über seine konservierte C-terminale Polyprolinsequenz interagiert CPn0678 mit der Src Homologie 3 (SH3)-Domäne von SNX9, wodurch es an der bakteriellen Eintrittsstelle lokalisiert. Die SNX9 Rekrutierung ist infektionsrelevant, da Humanzellen mit reduzierten SNX9 Proteinmengen eine signifikant verringerte Internalisierungsrate der chlamydialen Elementarkörperchen aufweisen. Parallel zur Sekretion von CPn0678 wird der Effektor CPn0677 in die Wirtszelle sekretiert und bindet über eine N-terminale APH an die PM. Durch die Rekrutierung von Syndapin 2 und N-WASP ist CPn0677 ebenfalls an der Internalisierung des Pathogens beteiligt. In vitro Pulldown-Experimente zeigten, dass CPn0677 über eine C-terminale Polyprolinsequenz mit Syndapin 2, einem membranmodulierenden und Endozytose-relevanten F-BAR-Protein, interagiert. Zusätzlich konnte durch in vitro und in vivo Experimente eine Syndapin 2-unabhängige Interaktion von N-WASP mit CPn0677 gezeigt werden. In mikroskopischen Studien an C. pn. infizierten Humanzellen konnte mittels spezifischer Antikörper eine Kolokalisation der beiden Proteine an der chlamydialen Eintrittsstelle verifiziert werden. Zeitgleich wurde eine Kolokalisation mit Aktin beobachtet. Zusammenfassend wurde die Funktion der Effektoren CPn0677 und CPn0678 in der frühen Infektion untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass beide Proteine mit wichtigen Komponenten der späten humanen Endozytose-Maschinerie interagieren und damit Wirtszellprozesse manipulieren, um eine effektive Aufnahme chlamydialer Zellen zu gewährleisten. Dies untermauert die signifikante Rolle der beiden Effektoren in der frühen C. pn. Infektion.The human pathogen Chlamydia pneumoniae (C. pn.) is a widespread, Gram-negative, obligate intracellular bacterium. The pathogen infects the upper and lower respiratory tract. Due to the obligatory intracellular lifecycle, chlamydia must infect host cells to self-replicate. The infectious bacteria adhere to the host cell and secrete bacterial effector proteins via a type III secretion system (T3SS) into the host cell's cytosol, to influence various host cell mechanisms for effective internalization of the pathogen. Two of these secreted effectors are CPn0677 and CPn0678, which enter the host cell at an early stage of infection and intervene in the host cell's endocytic machinery. In this work the function of the two effector proteins in the context of early infection was characterized. In-depth comparisons with other chlamydial species revealed that CPn0677 and CPn0678 are C. pneumoniae-specific, displaying no or only low homology to other chlamydial proteomes. The function of CPn0678 is directly involved in the internalization of the pathogen by deforming the plasma membrane (PM) of the target cell and recruitment of SNX9, a key multifunctional endocytic protein. An N-terminal amphipathic helix (APH) of CPn0678 mediates binding to phospholipids in both the PM and synthetic membranes and is sufficient to induce extensive membrane tubulations. Additionally, CPn0678 interacts via its conserved C-terminal polyproline sequence with the Src homology 3 (SH3) domain of SNX9, thereby localizing it at the bacterial entry point. This interaction is relevant for infection since human cells with a reduced SNX9 protein quantity show a significantly reduced chlamydial elementary body internalization rate. Simultaneously to the secretion of CPn0678 the effector CPn0677 is secreted into the host cell and binds to the PM via an N-terminal APH. By recruiting and manipulating the functions of Syndapin 2 and N-WASP, CPn0677 also is involved in the internalization of the pathogen. In vitro pulldown experiments showed that CPn0677 interacts with Syndapin 2, a membrane-modulating and endocytosis-relevant F-BAR protein, via a C-terminal polyproline sequence. In addition, a Syndapin 2-independent interaction of N-WASP with CPn0677 could be shown by in vitro and in vivo experiments. In microscopic studies with C. pn. infected human epithelial cells, a colocalization of those proteins at the chlamydial entry point could be shown utilizing specific antibodies. In addition to these remarks, actin colocalization was observed. In summary, the function of the effectors CPn0677 and CPn0678 in the early infection was examined. It was shown that both proteins interact with important components of the late human endocytosis machinery and thus manipulate host cell processes to ensure effective uptake of chlamydial cells. This underpins the significant role of the two effectors in the early C. pn. Infection. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Funktionelle Genomforschung der Mikroorganismen | |||||||
| Dokument erstellt am: | 21.07.2021 | |||||||
| Dateien geändert am: | 21.07.2021 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 24.08.2018 | |||||||
| Datum der Promotion: | 07.05.2021 |
