Dokument: Identification and characterization of microtubule-modulating Chlamydia pneumoniae proteins

Titel:	Identification and characterization of microtubule-modulating Chlamydia pneumoniae proteins
Weiterer Titel:	Identifizierung und Charakterisierung von Mikrotubuli-modulierenden Chlamydia pneumoniae-Proteinen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=62587
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20230517-093517-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Wevers, Carolin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 9,41 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 06.05.2023 / geändert 06.05.2023
Beitragende:	PD Dr. Fleig, Ursula [Gutachter] Prof. Dr. Hegemann, Johannes [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	The gram-negative bacterium Chlamydia pneumoniae (C. pneumoniae) is an intracellular pathogen of human health relevance. Chlamydia is a master at manipulating host cell processes by specific effector proteins. While modulation of the host cell actin cytoskeleton is essential for infection, the role of the host microtubule (MT) cytoskeleton during chlamydial infection has been little studied. In the present thesis, 116 C. pneumoniae proteins were selected based on various criteria and screened for their MT-regulatory function. Therefore, a genetic screen was performed using the model yeast Schizosaccharomyces pombe (S. pombe). In total, 11 % (13/116) of the expressing chlamydial genes affected the MT network of yeast transformants and caused growth defects and hypersensitivity to MT-toxins. Subsequent microscopic analysis of the interphase MT cytoskeleton revealed changes in the MT structure and organization in all 13 yeast transformants. In particular, transformants expressing cpn0216 or cpn0443 showed disorganized and massive longer or short MTs, as well as changes in MT dynamics. The MT-modulatory effect could be attributed to the C-terminus of CPn0216 and CPn0443 (CPn021682 145, CPn0443164 417). Functional characterization of CPn0443 showed that the protein is partially localized along interphase MTs and binds directly to MTs in vitro, suggesting a direct effect on MTs. Additionally, CPn0443 could also be associated with an ER-like and MT phenotype in the yeast. In transfected non-polarized human U2OS cells, CPn0443 partially co-localized to interphase MTs and caused alterations in MT structure resulting in thick MT cables that curled and exhibited a "spaghetti"-like structure. In addition to CPn0443-induced MT alteration, the chlamydial protein also affects the ER architecture of the mammalian cell. In this thesis, it was shown that C. pneumoniae possesses a high number of MT-modulatory proteins. CPn0216 and CPn0443 provided a first insight into how C. pneumoniae proteins may affect the host MT cytoskeleton. Future analyses are necessary to investigate the function of CPn0216 and CPn0443 in order to better understand the role of the MT cytoskeleton during C. pneumoniae infection. Das gram-negative Bakterium Chlamydia pneumoniae (C. pneumoniae) ist ein intrazellulärer Krankheitserreger von gesundheitlicher Relevanz für den Menschen. Chlamydien sind Meister in der Manipulation von Wirtszellprozessen durch den Einsatz spezifischer Effektorproteine. Während die Modulation des Aktin-Zytoskeletts für die Infektion von wesentlicher Bedeutung ist, wurde die Rolle des Mikrotubuli (MT)-Zytoskeletts des Wirts während der Chlamydien Infektion bisher kaum untersucht. In der vorliegenden Arbeit wurden 116 C. pneumoniae Proteine anhand von verschiedenen Kriterien ausgewählt und auf ihre MT-regulatorische Funktion untersucht. Dazu wurde ein genetischer Screen mit der Modellhefe Schizosaccharomyces pombe (S. pombe) durchgeführt. Insgesamt beeinträchtigten 11 % (13/116) der exprimierten Chlamydiengene das MT-Netzwerk der Hefetransformanten und verursachten Wachstumsdefekte und eine Überempfindlichkeit gegenüber MT-Toxinen. Die anschließende mikroskopische Analyse des Interphasen MT-Zytoskeletts zeigte Veränderungen in der MT Struktur und Organisation in allen 13 Hefetransformanten. Insbesondere die cpn0216 oder cpn0443 exprimierenden Transformanten wiesen desorganisierte und massiv längere oder kürzere MTs auf, sowie Veränderungen in der MT-Dynamik. Die MT-modulierende Wirkung konnte auf den C Terminus von CPn0216 und CPn0443 (CPn021682-145, CPn0443164-417) zurückgeführt werden. Die funktionelle Charakterisierung von CPn0443 zeigte, dass das Protein partiell entlang von Interphasen-MTs lokalisiert ist und bindet in vitro direkt an MTs. Dies deutet auf eine direkte Wirkung auf MTs hin. Darüber hinaus konnte CPn0443 auch mit einem ER-ähnlichen und MT-Phänotyp in der Hefe in Verbindung gebracht werden. In transfizierten, nicht polarisierten humanen U2OS-Zellen lokalisierte CPn0443 partiell an Interphasen-MTs und verursachte Veränderungen in der MT-Struktur, die zu dicken MT-Kabeln führten, die sich einrollten und eine "Spaghetti"-ähnliche Struktur aufwiesen. Neben der durch CPn0443 verursachten MT-Veränderungen beeinflusst das Chlamydienprotein auch die ER-Architektur der Säugetierzelle. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass C. pneumoniae eine hohe Anzahl MT-modulatorischer Proteine besitzt. Durch CPn0216 und CPn0443 konnte ein erster Eindruck verschafft werden, wie C. pneumoniae Proteine das MT-Zytoskelett des Wirtes beeinflussen können. Zukünftig bedarf es weiterer Analysen, um die Funktion von CPn0216 und CPn0443 und die Rolle des MT-Zytoskeletts während der C. pneumoniae Infektion besser zu verstehen.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Funktionelle Genomforschung der Mikroorganismen
Dokument erstellt am:	17.05.2023
Dateien geändert am:	17.05.2023
Promotionsantrag am:	28.06.2022
Datum der Promotion:	25.01.2023